汽轮机异常振动原因分析及解决对策分析

汽轮机异常振动原因分析及解决对策分析

张国良

国家电投集团荆门绿动能源有限公司， 湖北荆门 448000

摘要：汽轮机异常振动的表现及原因较为复杂，并对汽轮机安全稳定运行构成不小威胁。本文首先就汽轮机异常振动常用分析方法予以概述，探讨了异常振动的类型及原因，在此基础上提出了异常振动的解决对策。

关键词：汽轮机；异常振动；原因；对策

在电力工业的发展中，汽轮机的性能优劣，关系着能源利用效率及发电系统安全，为此需将汽轮机运行维护放于重要位置。而在汽轮机长期不间断运行中，异常振动问题发生较多，且其表现形式及诱因也较为复杂，要求汽轮机故障检测人员掌握异常振动的常用判断方法，及时有效处理好振动问题，确保汽轮机运行稳定性。

一、汽轮机异常振动常用分析方法

（一）振动原因分析的重要性

在发电系统中，汽轮机作为关键设备，决定了发电机组的运行效率，而其在长期连续运转中，汽轮机各构件将面临磨损、振动等故障问题，严重者会妨碍汽轮机运行安全性。对于汽轮机而言，异常振动的的种类及诱因往往较为复杂，汽轮机的参数、构件等均可成为震动的原因，常见的有润滑油质量、转子工况、进汽参数等，正是因为异常振动原因的复杂性及危害性，所以要尤为重视原因分析，开展细致的振动数据调查和分析，准确把握异常振动的根源，并采取针对性的解决措施，较好的控制异常振动。

（二）常用判断方法

由上述分析可知，汽轮机异常振动的表现及原因较为复杂，较为常见的有转轴形变、瓦盖振动、摩擦振动等，分别有着不同的起因，对汽轮机的危害程度也不同，但在汽轮机运维中均应加以重视。如若发生异常振动的情况，想要实现振动诱因及部位的及时准确诊断，通常所要检测的振动数据包括频率、相位及其稳定性，这也是汽轮机异常振动判断的首要步骤。为对其振动有更为清晰的了解，需对其电磁电流、转子转速、振动波形等展开深入分析，更为准确的把握异常振动的根源所在，此外，还应对异常振动的相位变化情况做有效分析，明确相邻轴承的相位是否存在内在联系，相位关系及变化情况也是汽轮机异常振动的重要判据。当然，异常振动的发生，不能仅从硬件角度分析，还要将汽轮机结构及参数设计的合理性考虑在内。若确实由设计因素，而导致的汽轮机异常振动频发，则应当开展全方位调查研究，对汽轮机各类故障做到全面把握，一有异常振动发生，便可短时间内做到异常振动的排查，并做好后续汽轮机维修工作。

二、汽轮机异常振动的形式及原因

（一）汽流激振

高压蒸汽在做功过程中，若其流速未得到有效控制，汽轮机内的叶片会受到强弱不均的汽流冲击，很难保证叶片稳定运转，随其波形不断加剧，将造成汽流激振问题的发生。在汽轮机实际运行中，汽流激振往往是由汽轮机运行参数的不当调整或者是存在较大比例的低频汽流分量，增大蒸汽汽流频率不稳定性，以至于造成异常振动。

（二）转子受热弯曲变形

由于转子所处工作环境高温、高压，而且在长期高速运转中，面临较为严重磨损问题，而且转子因受热不均而出现形变，会加剧其磨损的情况，破坏汽轮机运行稳定，这也是其异常振动的重要原因。该情况的发生，很大程度是由于高温密闭环境不利于转子散热，但在其转动中会积聚大量热量，当其所带来的热应力超出转子承受力时，会导致受热弯曲情况发生。此时则转子不再对称，在高速转动中会带动汽轮机整体出现振动，对汽轮机安全构成极大威胁。所以，要重视汽轮机常规检修及维护，具备较高安全责任意识，提高对汽轮机异常的敏感度，有效遏制转子弯曲变形的发展，确保汽轮机良好工作状况。

（三）摩擦振动

在汽轮机构造中，运动构件会因变形、润滑措施不到位、间隙摩擦过大等而导致摩擦振动问题的发生。而且在实际运行中，摩擦振动可根据如下特点予以判定。首先在波形方面，其振动幅值及相位会有所变动，并且可较长时间维持这种状态；其次转子的形变也是造成摩擦振动的重要原因，其波形可有明显的削顶现象，而可基本保持基本工作频率；最后汽轮机在提速阶段摩擦振动的情况要弱于降速过程。

（四）油膜震荡

转子与油膜间有着潜在联系，特别是高功率运转中的转子，若其发生轴线偏离的情况，会造成转子失稳，这样油膜会由此而受到不稳定的应力作用，而且在半速涡动情况下也会出现油膜共振问题，这些均会对油膜稳定构成威胁，造成较为强烈的异常振动。所以，应注意观察分析转子工况，确保其维持在平衡点涡动的状态，以免发生转子失稳问题。

三、汽轮机异常振动有效解决措施

（一）汽流激振故障处理

为保障汽轮机运行安全，对于汽流激振问题的处理，其关键在于原因的排查，应当收集其在发生振动后的相关数据，尤其是汽轮机在不同负载情况下振动数据予以对比，借助于数据图形分析，确定汽流激振的诱因所在。在实际操作时，可通过逐步放大汽门，使汽轮机出力不断增加，详细记录振动数据的变化情况，并将额定曲线作参考。可通过合理调整汽门的方式，以有效限制汽流激振问题的发展。所以，为解决好汽流激振问题，应做好长期观测准备，并对汽轮机运行参数予以科学调整，以达到规避汽流激振的目的。

（二）转子热弯曲故障处理

若在实际运行中，已然发现转子形变问题，则最直接的方法便是更换转子，避免异常振动问题的恶化。但转子的造价较高，在汽轮机运行中，还要将转子热弯曲的预防放在首位。在安装中，要确保转子轴向，必然要严格依据汽轮机安装操作规范进行，做好轴线的校正工作，避免发生转子轴线偏离的问题。在转子安装中应注意：一是要确保纵向中心线标注准确性，钢丝的安装要足够精确，钢丝架子也要安放于规定位置；二是要做好测量工作，主要是针对钢丝绳位置、轴承、底座等部位，误差的控制要足够严谨；三是水平校正，借助于专业水平仪，对于有所偏离的可适当调整垫铁，以达到稳定的水平状态，而且找平工作往往应开展三次，这样转子转动将会更为平稳，降低转子热变的可能，以免因其发生异常振动。

（三）摩擦振动故障处理

汽轮机作为机械的一种，摩擦是必然存在的，但可通过技术措施，将汽轮机构件间的摩擦控制在正常范围，有效预防摩擦振动的发生。对于实际的摩擦振动问题，往往会有振动触感、异响、冷热变化，甚至会有焦味发出，均可作为摩擦振动的判据。汽轮机运维人员应多加注意，避免摩擦振动问题的恶化。在分析时，应对其摩擦振动的部位予以明确，无论是运动还是静止部件均有可能，可采取换件、参数调整、润滑等方法，有效消除摩擦振动问题。

（四）油膜震荡故障处理

为有效排除油膜震荡问题，应当在详细分析汽轮机异常的基础上，合理制定油膜震荡解决对策。对于实际油膜震荡问题的处理主要有如下思路，并可结合起来使用，以保证其良好的处置效果。一是要适当增大轴瓦比压，提高油膜自身的稳定性，有效限制异常振动的发生；二是尽可能控制轴瓦顶部间隙的大小，并对上轴瓦轴承尺寸进行优化，使得汽轮机油膜振动更不易发生；三是要使轴瓦、轴颈间的角度足够小，降低振动的幅度；四是要保证润滑的质量及效果，使其尽量保持在较低动力粘度；五是要确保转子运行稳定及平衡，必要时予以平衡校正，有效规避油膜振动的发生。

四、结束语

综上所述，汽轮机作为发电系统重要组成，其运行安全尤为关键，汽轮机运维人员应对其异常振动问题多加关注，深入理解异常振动的种类及其不同诱因的可能性，防治结合处理好汽轮机振动问题。而且随着技术进步，汽轮机的异常振动的检测及诊断技术更为先进，异常振动的处理也更加规范，汽轮机的运维工作也要顺应时代发展，更好的发挥汽轮机在工业化发展中的积极作用。

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