汽轮机运行振动的危害原因分析及处理分析

汽轮机运行振动的危害原因分析及处理分析

杨杰传

广东顺控环境投资有限公司 广东顺德 528325

摘要:经济的不断发展和城市进程的加快都增加了对电力的需求，给电力企业的发展带来了巨大的压力。为了缓解这一矛盾，维护城市经济发展的秩序，就要加强对汽轮机的保养和维护，减少故障的发生。但设备运行中的振动问题极难避免，且会对机组造成严重危害。本文对汽轮机振动问题的原因及处理进行了分析。

关键词：汽轮机；振动故障；电力企业；监测系统

引 言

我国经济的持续高速发展需要电力系统的稳定运行。为了保障城市经济的发展与居民用电的稳定，加强汽轮发电机组日常保养与维护，保障城市供电已经成为了发电厂维护部门的重要任务。汽轮发电机组，在正常运行中总是不可避免的存在着振动，超过一定的临界值之后，会给设备造成极大的危害。下面将具体的介绍振动产生的危害和振动产生的原因及解决办法。

1 汽轮机异常振动带来的危害

若汽轮机在日常运行过程中出现了异常振动问题，不仅会给整个生产系统带来巨大的安全隐患，同时也有可能迫使整条生产线停产，从而影响企业的工作进度，会带来不可预计的经济损失。例如，汽轮机的异常振动会导致轴封磨损，破坏密封作用，使水分混入到轴系润滑油中。一旦油膜被破坏，就会融化轴瓦乌金，加大漏气损失，会影响到整个汽轮机组的经济性能。汽轮机的异常振动会导致隔板汽封磨损，增大级间漏汽，同时加大转子的轴向力，继而引发推力瓦乌金发生熔化。汽轮机的异常振动会导致滑销系统出现严重磨损问题，进而影响整个汽轮机组正常的热膨胀，会引发更为严重的运行故障。汽轮机的异常振动会导致发电机的励磁机部件出现松动、损坏等问题，会威胁到整个汽轮机组的安全稳定运行。汽轮机的振动问题本身就是一个相对复杂的情况，要想切实有效解决异常振动问题，就必须要认清汽轮机异常振动带来的危害以及引发汽轮机异常振动的实际原因和表现形式，并进行深入研究和总结，以保证汽轮机的运行安全。

2 汽轮机振动原因分析

通常来讲，汽轮机启停期间振动较大，启停期间，当转速接近临界值，机组就会发生强烈振动，当转速大于这一数值后，振动将不断减小，最后恢复常态。为了解决汽轮机组超幅振动问题，有必要对其中存在的问题展开详细分析，汽轮机工作期间，处理问题多是零件更换与调整运行参数，但唯有找到问题根源方能解决实际问题。引起汽轮机振动原因较多，下面就汽轮机振动故障原因与判定方法进行分析。

2.1 油膜失稳

汽轮机油膜失稳形式包含两种：油膜振荡与半速涡动。其中，半速涡动多发生在转速低于第一临界速度期间，随着转速的不断提升，在某一低速阶段开始，该振动会不断升高，有时随着转子速度的增加，这一情况也会逐渐消失。随着转子转速的不断变化，涡动频率也将不断变化，但转度半频关系一直不变，识别半速涡动法多使用级联图，级联图中，半频振锋频率点体现为斜率为2的直线。此外，波形图中和轴心轨迹中也经常可以看到低频特征。

2.2 气流振动

气流振荡发生形式种类较多，原因也不相同：（1）顶隙激振，为了提升汽轮机效率与性能，设计人员多使用增加级数与提升转速等方法开展设计工作。级数变化会导致转子跨距不断增长，临界转速逐渐降低，转速提升又会导致临界与工作转速不断增加，最终导致轴系统稳定性不断下降。因转子弯曲多是由于通流径向间隙发生了改变，当一端间隙减小，另一端间隙会逐渐扩大，随着变小端热效率的增加，变大方热效率会不断减小，进而导致轴颈朝着转动方向涡动。（2）叶轮流通中的作用力。叶轮围带与壳体间隙较大，当转速为基频2.5倍，很容易导致失稳情况出现。叶轮带会产生失稳力，若叶轮带泄流量不变，势必会对环造成磨损，活塞式密封流动会产生一定切向力，出口密封间隙增加会导致流动切向力不断增加，最终导致振动越来越严重。此时，叶轮围带力会对转子动力产生较大影响，磨损环与叶轮围带径向泄流量都会产生很大切向速度。气流激振多产生于高参数高压转子中。一般情况下，涡动进动多是超前的，轨迹为椭圆形，振荡期间，伴随着振幅朝着偏心率的靠近，自激振动频率逐渐靠近固有频率。流体激振失稳后，转子朝着自激振动方向转变，最大振幅常常不会在轴承传感器内出现。

2.3 膨胀不均

膨胀不均导致的振动多是因为气缸膨胀受阻产生的，此时汽轮机轴承位置与标高都会改变，转子中心位置偏移，轴承刚度不断减弱，最终导致机械振动产生。引起这一振动的原因主要为：（1）机组开启期间水流流动不畅，水流在暖管当中，一些疏水寄存于主汽管中，还有一部分，受到汽水的影响，经常出现膨胀不均的情况，最终使得设备运行期间产生摩擦振动；（2）冲转和运行期间，压力和汽缸温度不配，转子受热不均，严重的还会导致弯曲与变形，润滑油油压、温度等超过正常参数，最终使得气缸与转子膨胀不同而引发的振动。

2.4 动静摩擦

近几年，人们对汽轮机工作效率有了新的要求，动静间隙逐渐减小，碰摩可能性不断增加。动静摩擦将引起汽轮机振动，情节严重的还会导致转轴弯曲，轴系统受损严重。产生动静摩擦原因如下：（1）转轴振动大，质量不均衡，转子弯曲，轴系失稳等情况；（2）转子发生偏斜；（3）动静间隙小；（4）缸体变形。

3 汽轮机异常振动的解决措施

电厂运行期间，应做好汽轮机设备检查工作，特别当汽轮机出现异常振动时，应合理采取措施处理问题，避免对供电质量与效率产生影响，给人们生活带来不变。

3.1 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。

3.2 加强对汽轮机的振动监督

加强对汽轮机的振动监督，及时发现异常振动问题，并给予针对性的解决措施，这是降低汽轮机异常振动幅度的关键。为此，应该为汽轮机安装轴承振动测量装置、大轴振动测量装置，以此对汽轮机组在实际运行过程中的振动情况加以监督。若汽轮机出现异常振动，超过了临界值，测量装置就会发出报警信号，提醒工作人员进行维修，甚至是采取停机处理，以免损失进一步扩大。

3.3 安装振动保护装置

振动保护装置是由汽轮机振动监控系统、保护系统、信号报警系统组合而成的一种保护汽轮机安全稳定运行的重要设备。这种振动保护装置与测量装置相似，当振动超过临界值时都可以发出报警信号，而不同点在于保护装置能够发出脉冲信号驱动保护控制电路，使其能够自动关闭主汽门，以达到紧急停机的目的。近年来，随着汽轮机组容量的不断加大，安装测量与保护装置的重要性也越来越突出。为此，在今后的工作中，还要加强对安全监视与保护装置动作准确性的研究工作，使保护动作能够更加科学、可靠。

结束语

综上所述汽轮机组的异常振动不仅危害机组，甚至会影响整个发电系统，造成无法正常供电。因此，我们要用科学合理的方法避免或减小异常振动。在接收机组之前，应该进行严格的测试机组振动情况。生产运行过程中，对振动检测要做到制度化、经常化，严格监控和控制机组的异常振动。对机组振动的原因要进行科学分析。

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