汽轮机振动异常原因分析及处理对策

汽轮机振动异常原因分析及处理对策

张定均

国家电投集团贵州金元股份有限公司纳雍发电总厂 贵州省毕节市 551700

摘要：新时期电厂运行下，汽轮机设备发挥了重要作用，作为电厂生产关键设备，汽轮机振动现象影响汽轮机设备的稳定运行。鉴于此，文章对汽轮机故障异常原因进行分析，并提出针对性的处理对策。

关键词：汽轮机；振动异常；振动原因；振动处理

引言

汽轮机是火力发电厂的核心设备,是发电系统中关键的组成部分,主要部件有气缸、转子、联轴器等,为高速旋转机械。该机组的正常运行除了能确保电力生产单位正常供电外,还能保障从业人员的人身安全。因此,加强机组的振动故障监测和诊断,对保障汽轮机的安全使用有着重要意义。但因汽轮机工作的环境较为复杂,加上人为操作因素的影响,汽轮机运行时出现振动异常的发生率不断上升。在启动过程中发生振动异常危险的同时,还严重威胁其使用的安全性。

1汽轮机振动特性分析

汽轮机是重要工业设备，其工作性质是高温、高压和高速。由于长期高速旋转，汽轮机装置经常出现故障，严重影响发电机装置的正常运行。汽轮机组的异常振动是汽轮机最复杂的误差之一，装置的振动往往受到多方面影响，如汽轮机装置的参数、径流参数、油温、油质的变化都会引起机组振动。因此必须分析汽轮机异常振动的原因。只有在已知条件下结合实际情况，分析汽轮机振动异常的原因，进行总结和讨论，决定汽轮机检修方法。如果设备初始启动速度超过其临界速度，则可以估计所携带振动的大小是否会导致故障。如果情况良好，一般可以断定涡轮转子和牵引齿轮转子处于平衡状态，拉伸器没有损坏。如果设备停止后转子平衡，应注意空载时空转速度必须为3000r/min，并且转子的转数必须控制在安全范围内。可根据规定的标准调整到载体的垂直振动，原则上振动不变，可根据规定的15m标准调整到载体的垂直振动。若载荷为200MW，原则上振动不变，若按91.5m调整，则需及时开关机。此时，转子报警比开机时大100%，在3次尝试启动后气封数值依然在300以上，设备故障没有好转，必须停止设备运行。

2汽轮机振动异常原因分析

2.1油膜振荡

油膜振荡是中小型发电汽轮机组经常出现的情况。一般一阶临界转速在工作转速内容易导致油膜振荡的发生。产生油膜振荡的因素主要有:第一，润滑油黏度。油的黏度越高,轴瓦的稳定性越低,越容易产生油膜振荡。第二，轴瓦间隙。轴瓦间隙分侧隙和顶隙,侧隙和顶隙的比值越小,轴瓦越不稳定,越容易产生油膜振荡。第三，轴承负载。机组运行时,转子受热不均导致的变形、转子浮起间隙、机组负荷变化过大等都会引起轴承负载的变化,导致油膜振荡。

2.2摩擦引起的汽轮机异常振动

如果火电厂汽轮机设备的异常振动是由于摩擦振动引起的，转子的热运动就势必会对整个运行状态产生影响，汽轮机的振动过程子会产生一定的平衡力，此时工频仍然是振动信号的主频，那么对于汽轮机的运行状态是很难去区分它的的高频、分频和倍频的，并可能伴随削顶故障的发生，并损坏汽轮机的本体。另外，如果汽轮机的异常振动是由于摩擦导致的，其整个过程往往要很长时间，振幅会大幅度的提升，也会提升摩擦所产生的临界速度，汽轮机设备会受到严重的破坏。

2.3因中心不正而引发的异常振动问题

发生中心不正的原因主要有以下几点:第一，汽轮机在启动过程中因为暖机的时间不足，直接升速后负荷增加太快，导致气缸受热后膨胀不均匀，调节系统存在卡涩问题，以至于汽缸无法自由膨胀，会与转子发生相对性歪斜，汽轮机组产生了不正常的移位问题，从而引发汽轮机异常振动。第二，汽轮机组经历过大修理后，在安装靠背轮时存在问题，以至于中心位置没有找准，在运行过程中产生了振动问题，说明此时产生的汽轮机异常振动情况是伴随着负荷的不断增加而增加。第三，若汽轮机组在进汽温度远远超过设计标准的实际条件下运行，就会增加胀差与气缸的变形风险，以至于汽轮机轴向位移超出被允许的限度，从而引发汽轮机异常振动问题。第四，当转子因为某些原因和汽缸不同心时，极易发生间隙振荡问题，从而导致汽轮机异常振动问题。

2.4气流振动

不同的气流振荡原因也不同，首先是上层空间的振荡。由于蒸汽轮机的效率和性能，热机设计师应采用最小和逐步的方法。步进数的变化将使参考转子范围变长，临界转速降低，工作转速的增加将使工作转速与临界转速的比值增大，导致轴的稳定性降低。间隙过大可导致上下部热压力差增加，切向力作用在转子上，使转子旋转。其次，要考虑转子电流的相互作用。转子和转子外壳的差别很大，只要转速超过参考频率2.5倍，就会发生失稳。若保持这样的高频率运行则会磨损静环，活塞发动机密封的流动产生非常高的接触力，磨损导致排气口密封间隙的增加将进一步增加流入密封的气流接触力，导致严重振动。平衡力在汽轮机转子动稳定中起着重要作用，如果平衡力破坏就会导致静环磨损。

3汽轮机振动故障处理措施

3.1油膜振荡故障处理

油膜振荡一般可采用如下措施:第一，开机时,油温低,可开启油站配置的电加热器加热油温至38℃以上,可降低油的黏度,减小转子运行时产生的油膜厚度,使得轴承稳定性提高。第二，检查轴承的侧隙和顶隙,对于侧隙和顶隙比值小的可通过修磨轴承调整垫片或修刮出侧隙瓦面等措施,使得侧隙和顶隙比值增加,增加轴瓦的稳定性。第三，开启顶轴油,提高轴承/油膜的径向刚度,可有效消除油膜振荡。第四，更换稳定性更好的椭圆瓦,即增大侧隙和顶隙的比值。

3.2摩擦振动处理

汽轮机的运行过程是不可能完全避免摩擦振动的，要想尽可能的降低摩擦振动的影响，相关人员就必须采取减小摩擦的方法，有些连接的部位摩擦力较大，应定期的更换润滑油；可及时的维护或是更换使用时间较长的部件，对设备进行定期的维护和保养，从而最大限度的降低摩擦振动对汽轮机设备的影响。

3.3做好汽轮机的安装与检修工作

异常振动是汽轮机在运行过程中发生的一种缺陷性问题，所以，在安装与检修汽轮机组的过程中，应该先做好汽轮机组的试运行工作，确保汽轮机组的各项振动指标都满足标准需求后方可允许进行投入使用。在安装过程中，切记找准汽轮机组的中心位置，与转子相对，不能存在位移问题。同时，要做好汽轮机的定期检修工作，制订科学合理的检修计划，避免汽轮机存在安全隐患问题。若汽轮机在运行过程中发生异常振动问题，必须要及时找出原因，确保将振动降至允许范围内之后方可继续投入运行。在汽轮机的启动过程中，要保证足够的暖机时间，并保证汽轮机运行条件符合设计标准。

3.4气流激振现象的应对方法

因为不同的振动所导致的振动故障，在进行处理时方法也各不相同。对于汽轮机的气流激振问题，要根据汽轮机的实际情况，跟踪记录和研究分析气流激振的现象。首先要对汽轮机的振动数据进行分析，利用所收集的数据，制作出对应的振动曲线图，通过对汽轮机在运行过程中的振动变化情况进行观察分析，具体有振动变化的范围和方向，进而对汽轮机气流激振的现象发生的原因进行确定，有针对性地采取相应的解决办法。对汽轮机的负荷变化进行细致的控制，通过分析汽轮机的运行状况来对进气阀的开度进行调节控制，对气流激振的负荷范围进行规避，可以有效的消除气流激振的现象。

结语

综上所述，引起汽轮机振动的因素很多，几乎所有误差都会反映在汽轮机振动的不同程度。为提高汽轮机运行水平还应该结合汽轮机振动具体情况采用有效的预防措施，以此减少振动对汽轮机设备造成的影响，提高汽轮机运行的稳定性。

参考文献

[1]焦玉婷.汽轮机异常振动分析与排除[J].中国设备工程,2018,(05):47-48.

[2]张玉驹.汽轮机运行振动的危害原因分析及处理方法[J].盐科学与化工,2018,(05):32-33.

[3]谢晨宇,王兴邦.汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施[J].科技风,2019,(05):56-57.