汽轮机运行中振动大的原因及危害梁海波

汽轮机运行中振动大的原因及危害梁海波

梁海波

（大连泰山热电有限公司辽宁省116021）

摘要：本文将立足汽轮机系统，探讨汽轮机组运行过程中振动大的原因、危害及应对举措，以期为有识之士提供参考，降低汽轮机的振动水平，保证汽轮机系统的平稳运行。

关键词：汽轮机；振动原因；振动危害

前言：在新的时代背景下，我国对能源需求量不断膨胀，为了提供持续不断的能源，需要使电站汽轮机稳定运行。汽轮机是电力系统的重要组成部分，相关人员需要对汽轮机进行定期保养和检修，为生产任务的完成提供稳定支持。汽轮机在运行过程中容易产生振动现象，振动幅度过大会导致设备损坏，需要采取科学的应对举措。

1汽轮机运行中振动大的原因

汽轮机在启停过程中振动较大，此时转速接近了临界点，汽轮机机组的振动幅度加大。但是当转速超过临界点，汽轮机机组振动幅度会逐渐减小，趋于稳定。导致汽轮机运行出现振动的原因有很多，包括汽轮机质量水平偏低、汽轮机安装失误、汽轮机检修维护不足等[1]。

1.1机组中心偏移

汽轮机启动时，如果暖机时间比较短，或者是汽轮机加负荷速度太快，会对汽缸产生影响。汽缸热度上升，且热气并不集中。由于热气并不均匀，汽缸不同受热面膨胀的程度不同，自由膨胀无法实现，可能会出现转子倾斜的情况，导致机组中心发生偏移，汽轮机振动加大。汽轮机在应用过程中会出现故障问题，此时需要对其进行维修。机组大修后要使各个部件处在正确位置，如果部件出现安装错误，机组中心将会偏移正确位置，导致汽轮机在运行过程中发生振动。随着负荷量的不断增加，汽轮机振动会越发明显。为了保证汽轮机组正常运行，需要对进汽温度进行控制，当进汽温度过高，汽缸会出现变形情况，轴封会向上移动，导致机组轴向位移超过允许范围。在机组位移的情况下，汽轮机组将大幅振动。间隙振荡是汽轮机运行振动的一种表现形式，转子在特殊情况下可能会和气缸不同心，引发间隙振荡。间隙振荡导致汽轮机组振动，使设备处在运行风险之中。

1.2转子质量失衡

汽轮机组的运行时间不断延长，其使用寿命不断缩短，在运行过程中很容易出现叶片折断、叶片脱落等情况。此外，叶片长期运转会发生磨损问题，对转子质量产生影响。转子质量失衡会导致汽轮机组振动，转子每转一周，会受到离心力作用，出现振动情况。转子弯曲变形也会导致汽轮机振动，由于转子发生形态变化，可能会引发汽轮机组内部构件的碰撞摩擦。即使汽轮机组内部构件并未碰撞，转子质量失衡也会导致轴向振动加剧。在运行阶段，汽轮机组振动将不断加快，越来越接近临界点。汽轮机组轴承上有一层油膜，油膜对轴承有着重要的保护作用，能够稳定轴承运行，避免轴承受到破坏。但是当油膜不稳定或遭到损毁，轴瓦乌金会相应被毁，轴颈承受的热量加大，会出现弯曲情况，导致汽轮机组振动加剧。汽轮机内部叶片容易发生摩擦，动叶片在运作时会和静叶片相互碰撞，二者的轴向间隙可能会不断缩减，而这主要是由安装不当引发的。当隔板出现形态变化，叶片也会受到影响，相应弯曲变形。此外，推力轴承、轴颈、轴承乌金安装不当也会影响汽轮机组的正常运行，容易使内部构件相互摩擦，使振动不断加大。水冲击同样是引发汽轮机组振动的重要原因，蒸汽中有大量水分，对汽轮机组产生的强大冲击。当水冲击不断加大，转子轴向推力会迅速加大，轴向推力与扭力使转子快速运动，导致汽轮机组出现振动情况，严重时甚至会烧毁推力瓦。

2汽轮机运行中振动大的危害

在发电系统中，汽轮机占据着非常重要的位置，只有保证汽轮机的稳定运行，才能实现发电系统的可持续运转，当汽轮机组出现异常状况，整个发电系统会受到影响，严重时可能使发电系统陷入瘫痪状态，阻碍生产目标的实现。

2.1密封作用破坏

汽轮机运行中振动较大，会导致轴封加速磨损，最终破坏密封作用，释放的出的蒸汽越来越多，会进入到润滑油中。蒸汽与润滑油相混合，会影响润滑油的整体质量，导致油膜被破坏，轴瓦乌金承受热量加大[2]。蒸气泄漏的损失不断加大，耗费的经济成本将越来越多，需要承担较大的经济损失。

2.2汽封磨损严重

汽轮机运行中振动较大，会导致汽封出现磨损情况。汽封磨损程度不断加重，泄露的蒸汽会不断增多。漏气增多导致转子承受的轴向力加大，推力瓦乌金会熔断，影响汽轮机组的正常运转。

2.3滑销系统磨损

汽轮机运行中振动较大，会导致滑销系统出现磨损情况。在汽轮机组中，滑销系统发挥着至为关键的作用：一方面，滑销系统具有重要的固定作用，可以固定滑轮及汽缸的位置，使轴承固定。另一方面，滑销系统具有重要的保护作用，可以削弱温度变化对滑轮机组的不利影响，使滑轮机组自由膨胀。由于汽轮机运行振动加大，滑销系统的磨损程度会不断增加，其固定作用无法发挥，汽缸与轴承外壳的位置可能出现偏移；其保护作用无法发挥，汽轮机组的自由膨胀可能无法实现。

2.4发电机损坏

汽轮机组运行中振动较大，会导致发电机损坏。振动异常会影响汽轮机的正常应用，加大汽轮机运行的安全风险。对汽轮机组进行分析，发现振动问题相对复杂，造成振动出现的原因有很多。在汽轮机组持续振动的情况下，发电机励磁机部件会受到影响，出现损坏、松动等情况，导致发电机励磁机运转失灵。在发电系统中，发电机励磁机缺一不可，为了使发电系统持续运转，必须把握汽轮机组振动大的原因，分析汽轮机组振动大的表现形式，并立足实践工作，寻找有效的问题解决策略。

3汽轮机运行中振动大的预防举措

汽轮机运行状态直接关系着发电系统的正常运转，因此需要采用有效举措，对汽轮机组运行振动进行科学预防。

3.1应用神经网络

对汽轮机组振动进行预防，可以采用以下几种方法：第一，对汽轮机组进行定期检查和保养。第二，更换已经出现问题的汽轮机组。第三，对汽轮机组进行参数调整。但无论使用上述哪一种方法，都应该构建汽轮机组的振动诊断系统，对汽轮机组振动问题进行预测。我国的经济社会飞速发展，现代技术突飞猛进，神经网络这一概念被提出，加快了信息处理速度。神经网络是对人脑的模拟，具有强大的数据计算功能，以神经网络为基础构建汽轮机组振动诊断系统，能够获取来自汽轮机组的运行信号，提取汽轮机组的振动故障特征。MATLAB软件与神经网络相融合，能够对汽轮机组的振动故障进行自动识别，判断振动出现的原因[3]。在应用神经网络构建故障诊断系统时，应该汇总汽轮机组的振动数据，并对数据进行处理，划分汽轮机组振动的不同类别。技术人员需要先应用信号采集设备，在汽轮机组的各个振动点上安装信号采集设备，获取有效数据，并存在数据库中，对数据变化进行全面监测。之后要对信号进行消除降噪，分析汽轮机组振动的特征向量，形成故障诊断样本，留作故障解决之用。故障诊断系统具有高效性、准确性，在其作用下，可以对汽轮机组故障原因进行快速判断，及时发现汽轮机组存在的振动问题，在出现重大事故之前对汽轮机组进行调整。

3.2采用预防措施

为了预防汽轮机组振动过大，需要对汽轮机组进行优化设计，不断提高汽轮机组轴系的稳定性。工作人员需要对汽轮机组进行定期检查和维护，并对检查工艺进行改进，避免对轴系造成影响。轴承维护是油膜保护的关键，应该将着眼点放在滑动轴承上，适当增加滑动轴承的负载，减小轴承的宽度。在增加负载和减小宽度的过程中，油温可能会相应升高，此时需要增加间隙比，并对润滑油的动力粘度进行控制，使动力粘度降低，从而使油膜厚度处于稳定状态。

为了预防汽轮机组振动过大，需要应用反漩涡技术，避免出现气流激荡的情况。反漩涡技术可以对流体运动产生干扰作用，通过改变流体运动方向来加大界限转速。反漩涡技术能够对汽轮机组进行有效控制，为汽轮机组施加外部防护，降低振动发生频率。此外可以增加轴颈在轴承的偏心率，确定内部构件位置得当。轴承几何形状会对流体运动产生影响，可以适当通过改变几何形状的方式来扰动周向旋流，提高转子的稳定性。

为了预防汽轮机组振动过大，需要对汽轮机组进行定期检查。在正式启动汽轮机组之前，检修人员应该对汽轮机组内部进行检查，查看管道是否出现了堵塞情况，汽轮机组管道中的积水是否已经全部排出，管道疏水时是否将其存在机体之中，如果存在滞留水分，应该立刻将其清理干净。检修人员需要对蒸汽温度进行测量，测算汽轮机组承受的压力，并调整参数，避免参数设置不合理。汽轮机组的使用时间不断延长，可能会出现运转失效等情况，检修人员应该根据汽轮机组的使用年限，检查内部的机械部件等，看机械部件是否出现了变形情况，并及时更换已经变形的零部件。部分设备出现故障问题，需要依靠故障诊断系统判断其故障原因，并根据检测结果维修或更换设备。在汽轮机组运行时，动静叶片会出现摩擦情况，而动静叶片摩擦会导致汽轮机组振动加大。之所以会出现这一情况，是因为动静叶片设计并不合理，机械设备损害程度加大。检修人员需要适当降低汽轮机组的效率要求，更换动静叶片中的毁损部件，或者是在动静叶片表面抹上一层油脂，减小动静叶片的摩擦力。自激振动也是汽轮机组运行中的常见问题，这与参数设计密切相关，需要根据汽轮机组的实际运行状态调整参数，并对转子进行维修、更换，采用科学的保养方法。

结论：综上所述，我国的经济社会飞速发展，社会的用电需求不断加大。在发电系统中，汽轮机组占据着至为重要的位置，如何稳定汽轮机组的运行状态，使汽轮机组持续运转，成为相关单位关注的重要问题。为了实现电力的持续供应，应该将着眼点放在汽轮机组的振动问题上，分析汽轮机组振动问题出现的原因，采用科学有效的振动预防方法。

参考文献：

[1]杨璋，蒋彦龙.某型核电汽轮机低压转子与端部汽封间动静摩擦特点[J].电站系统工程，2019，35（04）：39-42.

[2]尚星宇，柳磊，何永君，等.阀门流量控制建模在汽轮机高中压转子低频振动处理中的应用[J].仪器仪表用户，2019，26（07）：63-67+43.

[3]黄小军，杜祥国.600MW超临界汽轮机延长混合阀运行时间对机组振动的影响[J].发电技术，2019，40（02）：175-180.