试析汽轮机启动过程中振动故障分析及处理措施

试析汽轮机启动过程中振动故障分析及处理措施

岳永峰

华电新疆五彩湾北一发电有限公司

摘要：汽轮机振动故障是一种比较常见的问题，并且不容易解决，有诸多因素会对汽轮机启动过程产生影响，从而导致振动故障问题发生，要想有效解决振动故障问题，首先就要找到振动故障出现的原因，然后才能采取相对应的措施将问题解决。

关键词：汽轮机；启动过程；振动故障；处理措施

1汽轮机振动故障的原因分析

1.1长时间运行导致的振动故障

如果汽轮机持续运行时间较长，得不到休息，就会出现超负荷现象，从而对实际运行过程造成影响，继而引发各种故障问题，比如，油系统温度进一步下降、蒸汽质量进一步降低、缸胀出现不均匀情况等，这些不良现象都是导致振动故障发生的原因。比如，汽轮机本来的振动并没有出现异常，但经过大修后，再次启动时就有可能导致轴承附近的振动值升高，在功率不断增大的过程中，实际振动值会逐渐下降，直至恢复正常范围内。引起这种现象的主要原因是蒸汽品质不高，使汽轮机出现激振现象。如果现场工况流量出现异常变化，就会对激振力产生影响，使其逐渐发生变化，最终导致多种不同频率的激振力形成，同时还会对调频正常的叶片产生影响，在页面上面形成动应力。如果气流无法在流通部件和叶片之间正常流通，就会形成不均匀的气流，激振力也会随之增大。

1.2气流不均匀产生气流激振

在汽轮机运行的过程中，机组的负荷如若一直处于不断提升的状态，并且超过其自身的临界点，那么汽轮机便会出现较大幅度的振动，轴振速度会随着机组负荷的不断提升而提升。如若在这一过程中，机组的负荷处于不断下降的状态，并且逐渐低于临界点，振动的幅度便会不断减弱，直至平稳运行状态。一般来说，振动的频率与高压转子的临界转速相等，或者略低于高压转子的临界转速，其产生的气流激振主要以正向涡动的形式呈现，大多产生于高压转子的部位，部分振动也有可能产生于再热中压转子处。之所以会形成该种气流激振的问题，主要原因是汽轮机在运行状态下，其气道内的气流并未长期处于均匀状态流动，这也就导致了汽轮机的叶片长时间处于受力不均的状态。而对于部分大型机组，气流膨胀的地点大多位于叶片的末端位置，这也就导致了气流的流通路径出现错乱，最终形成气流激振的问题。另外，在汽轮机运行的过程中，如若轴封不够严密，也会引发较为严重的气流激振。

1.3转子热变形引起振动故障问题

汽轮机的构成比较复杂，它的组成部件较多，发挥着重要作用的一种构件就是转子锻件，如果转子锻件的绝缘性能无法满足具体要求，那么当汽轮机转子受到高温影响，就会使材质的异向性不断增大。转子在长时间运行过程中会出现发热现象，当热度达到一定标准后，转轴的轴向会发生膨胀。在制作转子的过程中如果采用的制造技术和工艺不同，会使转子的异性增大，导致转子容易出现变形问题，从而破坏振动的平衡性，并且振动的平衡性变化情况与转子受热程度之间有直接联系。转子在制造过程中会残留一部分内应力，当汽轮机出现较大的温差时，这部分内应力就会被释放出来，从而导致摩擦现象出现，继而引起振动异常问题。

2汽轮机启动过程中的振动故障处理措施

2.1对气流不均形成气流激振采取的处理措施

在对设备故障进行排查的过程中，需要提前收集该汽轮机的相关信息数据，并对其振动幅度的变化情况进行了解，并绘制专门的振动曲线，通过该振动曲线，来进一步分析汽轮机运行过程中呈现出来的故障问题以及故障情况。在了解了汽轮机的故障情况后，便可以对汽轮机的积水量、负荷速率等进行适当的调整，在这一过程中，对汽轮机产生的振动幅度进行记录，并描绘成相应的运动曲线。而后对整个汽轮机进行不断地调整，得到相应的气流激振结果，对其进行记录，并根据多次调整以及多次调整后得到的数据记录，对其进行分析对比，找出解决气流激振的正确调整方式以及解决方式，以此来调控整个设备出现的异常振动问题，避免气流激振对整个汽轮机组的正常运行带来的影响。并且，在这一过程中，也可以适当降低整个汽轮机组的负荷，适当避开气流激振所带来的负荷范围，进一步加强对汽轮机组的保护，减少汽轮机组受到的气流激振影响。

2.2转子热变形的异常振动处理方法

在处理因转子变形而引起的汽轮机振动故障问题时，需要做好转子离心力的监测工作，根据监测结果判断转子热变形的原因，然后再采取相对应的措施对转子热变形现象进行控制。如果离心力不高，转子只是出现临时性变形现象，可以将合适的配重平衡块安装到转子上，使转子的平衡状态恢复，从而消除振动现象。如果转子受损比较严重，就需要及时更换汽轮机的转动部分，避免汽轮机因热变形而引起振动故障的问题。此外，需要最大程度保证转子在平衡状态下工作，在汽轮机启动和停止运行的过程中会发生持续盘车现象，此时，需做好汽轮机的密封工作，避免冷空气和水进入汽轮机，防止润滑油泄漏问题出现，从而实现对转子热变形现象的有效控制。

2.3设备油膜振动的处理措施

在汽轮机的运行过程中，如若其油膜出现振动，则可以考虑采用如下方法对其进行处理，解决异常振动的问题：（1）工作人员可以将汽轮机轴瓦的比压进行提升，通过该种方式，进一步减少油膜振荡的幅度，控制油膜振荡所导致的汽轮机整体异常振动。（2）适当增加汽轮机上轴瓦的轴承合金宽度，通过该种方式，来进一步缩小轴瓦顶部的空隙，让轴瓦与汽轮机整体更加紧密，进而降低油膜的振动幅度。（3）适当的改变汽轮机轴瓦与汽轮机轴颈之间的接触角度，通过缩小接触角度的方式，来控制油膜的振动幅度。（4）在机组中加入一定量的动力粘度较小的润滑油，通过该种方式，降低各配件之间的摩擦力，进而降低振动的幅度。（5）改善转子的平衡，原本作用于转子上的平衡力进行控制，并降至最低，通过该种方法，让转子的运动状态更加稳定，以此来控制整个设备运行过程中油膜的振动幅度。

2.4摩擦振动故障的处理方法

在处理汽轮机摩擦产生的振动故障问题时，需要加强对涡动和抖动现象的重视，将这两种现象作为重点关注内容，做好涡动和抖动现象的监测和分析工作。在启动汽轮机的过程中，如果出现碰撞问题，应及时降低机组的运转速度，使其在低速状态下慢慢磨合。如果振动频率不在规定的范围内，应及时关停机器，让机子的温度慢慢回升，等温度达到一定程度而且转子可以正常弯曲的时候再次将机器启动。通过这种方法，一般都可以将摩擦现象消除。需要注意的是，不可使用“冲临界”方法，让机组被迫开启，这样会对汽轮机的大轴造成不可逆转的影响，导致大轴出现永久弯曲的问题。

结论

综上所述，汽轮机的正常运行十分重要，如果汽轮机在启动过程中出现振动故障，就会威胁到汽轮机的正常运行，如果情况比较严重还可能导致汽轮机停止运转，因此一旦发现汽轮机产生了振动故障，就需要引起重视，及时找到振动故障产生的具体原因，做好汽轮机振动数据信息的收集工作，并绘制出相应的曲线图，并仔细观察振动变化情况，然后针对不同的原因采取相应的处理方法将振动故障解决，为汽轮机的正常运行提供可靠保障。

参考文献：

[1]李宽宽.火电厂汽轮机异常振动故障排查技术探索[J].中国设备工程,2020,439(3):160-162.

[2]柳磊，马国伟，王新良.基于轴瓦稳定性分析的合缸汽轮机1号轴瓦振动故障研究[J].东北电力技术,2020,448(10):59-62.

[3]郭海波.汽轮机冲转过程中轴瓦振动超标原因分析及处理[J].设备管理与维修,2019,460(22):108-109.