汽轮机振动故障分析及处理

汽轮机振动故障分析及处理

徐海波

国能庆安生物发电有限公司黑龙江绥化152400

摘要：汽轮机作为发电厂中重要的装置之一，安全使用尤为重要，因为对于大型机器而言如果出现故障或者安全事故，造成的财产损失是巨大的，技术人员需要对其产生的原因进行查找并且及时修理，做到事先预防，只有这样才能保证汽轮机的安全使用以及工作人员的人身安全。

关键词：汽轮机振动；故障；处理措施

1汽轮机的振动的种类及特征

1.1油膜振荡引发异常振动

汽轮机中有一种重要组成部分就是油膜，汽轮机启动后开始进行高速旋转，这时发电机的转子开始同步进行高速旋转，油膜对轴颈的作用力大于轴颈重力和科氏力的合力，使轴颈向上浮动，产生弓形涡动，伴随着强烈的作用力作用到轴承的油膜上，慢慢的就会导致油膜的稳定性降低并且开始出现振动的现象。而且当发电机开始正常运行时，旋转的轴颈在滑动的轴承中带动润滑油高速流动，由于作用力与反作用力的作用，高速转动油流就会反过来作用于轴颈，最终就会产生一种振荡的现象。

1.2转子不平衡振动

汽轮机转子是汽轮机的重要部件。实际中，经常会因为转子重量偏离重心或者转子破损而使汽轮机发生故障，导致运行异常。汽轮机转子不平衡的种类如下：

原始不平衡：制造时出现误差，装配不符合要求，制造材料不均匀等，都可能使转子出厂时振动幅度过大而导致其平衡精度达不到标准。

渐发性不平衡：随着时间的推移，转子出现污垢沉积不均匀的现象，介质磨损叶片或叶轮，磨蚀转子，不平衡幅度越来越大。

突发性不平衡：转子零部件由于某种缘故脱落或者叶轮出现卡塞，机组真值突变。

1.3轴弯曲

轴弯曲是导致汽轮机产生振动的另一个原因，如果轴和轴系安装不正确，在工作的过程中出现热变形以及设备的自重都会引起轴的弯曲，不平衡状态的实质也是转子不平衡的一种状态，导致在轴旋转时出现一阶转频的横向振动，如果轴弯曲的程度达到某一状态时，还会产生二阶转频f的横向振动，进而更大程度上损害汽轮机。轴弯曲的主要故障特征是转子的特征频率与常伴频率同时出现，振动方向为径向、轴向方向，而且振动的相位比较稳定，汽轮机的振幅比较明显。

1.4汽流激振引发异常振动

对于一个大型的汽轮机机组来说，由于机器的末级叶片长度比较长，所以在汽轮机叶片的膨胀末端会出现汽流紊乱的现象。这时可以通过两个方面来加以断定汽轮机是不是由于汽流激振而造成的振荡：1）可以根据汽轮机组的低频分量是否大量的出现，如果出现了大量的低频分量那么很可能是汽流激振。2）由于设置的运行参数不合理而导致振动，而且这种原因发生的振动很突然。常见的由于运行参数不合理而造成的振动是因为负荷参数的设置不合理导致汽轮机发生激振，另外还有一种特殊的原因，因为配汽方式错误导致汽轮机组轴承的振动失稳。

1.5转子热变形导致不正常的振动现象

汽轮机运行过程中有一种很常见的情况会导致汽轮机异常振动，那就是温度影响。在汽轮机的工作过程中，工作环境的温度很高，而转子的设计以及材料的耐热度并不能长期处于这种高温环境中，这就会造成转子产生热变形，当转子出现热变形后与转子周围的部件的距离可能减小，这样就会造成它们之间的气压增大，这时就可能由于它们之间的大气相互作用力使汽轮机异常振动。

1.6液压设备故障

液压设备故障往往是受到汽轮机振动故障影响，当汽轮机出现振动时，液压设备可能会因此而出现渗漏现象，出现渗漏现象后又会反过来影响汽轮机加重振动故障。此外，液压设备的材质也可能对其使用情况造成影响，材质不均匀或者铸造过程带来的不易发现的隐患，都可能会导致液压设备渗漏。液压设备需要维持长期的运行，长期运行可能会使其处于超负荷状态，导致液压设备的外壳出现裂痕或缺口，从而出现渗漏现象，从而对汽轮机造成影响出现振动故障。

2如何避免汽轮机异常振动发生

2.1油膜振荡检修

根据之前所介绍的关于油膜可以造成汽轮机的异常振动，想要防止出现这种情况，首先需要使汽轮机中的转子与轴承之间能够合理的工作下去，使得它们之间的摩擦力降低，其次工作人员应该选择粘度小的透平油来对它们进行润滑，这样做的原因是如果透平油选择了较大的粘度，那么他们的承载力也会随之增大，而且当粘度增大时，会使油的分布结构有所损坏，造成转子与部件之间的摩擦力增大，另外我们还可以通过让轴瓦顶部的距离缩短使得轴瓦上的承合宽度变的更大一些。

2.2针对转子质量不平衡问题

根据对转子质量不平衡的原因分析提出以下解决措施:首先，转子材料选择上应该选择符合相关标准和要求的材料，避免偷工减料等;其次，在转子的设计、制造和安装环节需要请专业的人员和团队来进行，本单位执行人员必须具有该方面的专业素养;然后是在使用过程中要严格按照相关的操作流程、操作标准和操作要求来进行，并定期进行设备的养护，防止人为原因对设备质量平衡造成不良影响。通过全方位的努力来减少质量不平衡因素对汽轮机振动故障的影响。外伸端质量不平衡对主跨转子振动的影响,很大程度上取决于机组轴系的转子动力学特性。对不同类型的机组,当存在外伸端不平衡时,发电机两个支持轴承所呈现的振动相位关系有所差异,所以,外伸端不平衡的识别应根据发电机转子两个支持轴承振动的振型分离、相应的转子动力学知识和现场处理振动经验进行综合判断。

2.3汽轮机轴弯曲故障的处理

当确定汽轮机轴出现弯曲故障时，首先应当停机，并记录惰走时间；若停机后，转子盘不动，严禁强行盘车，避免发生更多的部件损坏；若需要重新启动，则需要进行揭缸检查。在轴弯曲不大的情况下，可以利用在线动平衡的方法将轴弯曲引起的不平衡量进行消除，但在严重弯曲的情况下，由于动平衡无法平衡轴弯曲量，则需要进行直轴工作。

2.4汽流激振的振动检修

如何降低前面所提到的汽流激振对汽轮机异常振动的影响，首先要对机组的振动数据进行长时间记录，然后将这些数据进行整理最后做成曲线图，这样可以观察其振动的变化趋势以及范围，然后通过改变升降负荷速率，来观察曲线的变化情况。通过改变汽轮机不同负荷时高压调速汽门重调特征，来消除汽流激振。这种方式就是通过减低负荷变化率和避开产生汽流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。

2.5转子热的振动检修

学习过汽轮机的使用都应该知道汽轮机的转子常常都是在高温蒸汽环境下进行工作，这时汽轮机转子的热弯曲情况很容易发生，想要减轻或者说消除这方面的问题，首先就必须在最初的制作过程中下功夫，在制作汽轮机时，对于汽轮机中长时间暴露在高温环境下的部件，用耐高温、高压的材料来进行制作，如果对于已经投入使用用不耐高温材料制作的成品，可以在进行汽机维修、保养时进行部件的更换来提高汽轮机部件的耐高温程度，这样就可以避免频繁出现转子的热振动现象。线膨胀系数周向不均匀等转子轴对称特性差的情况，会导致转子出现热弯曲变形，引起转子工频分量增大，而转子工频分量幅值和汽轮机进汽温度呈现线性相关性。汽轮机转子制造过程中必须严格进行热稳定性试验，运行过程中应避免瞬时热冲击。

2.6针对液压设备渗漏问题的解决措施

液压设备渗漏会对整个发电机组造成影响，如果不能妥善处理发电机组就要停止运行，这对电力企业来说会造成重大的经济损失。因此针对液压设备渗漏问题，必须要有可实施的解决措施，首先企业应该加强处理该类故障的能力，提高处理该类故障的技术水平。其次是要对液压设备渗漏有正确的认识，液压设备的材料本身就是比较特殊，如果出现渗漏现象采用一般的焊接技术无法达到预期的修复效果，如果企业不具有解决该类故障的能力就要考虑换掉设备，但是这样会给企业增加成本投入，并且消耗更多时间，降低经济效益，企业应该做好故障出现的完全准备，提前准备高分子复合材料及专业人士，随时做好处理故障的准备。

结束语

汽轮机在火力发电厂中具有十分重要的作用，它的运转效果是否正常，直接影响着火电厂生产的经济性与安全性，而汽轮机的核心是转子，但其最容易出现问题，在运行的过程中，往往会因为异常情况出现振动，直接影响着汽轮机的工作，如果出来不当就会造成汽轮机的工作出现问题。对于汽轮机振动可以采用噪声、温度、压力等方式进行检查，然后根据具体的情况进行处理。

参考文献

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