汽轮机运行振动危害与解决措施

汽轮机运行振动危害与解决措施

甘志伍

四川广安发电有限责任公司， 四川广安 638500

摘要：汽轮机是火电厂中的重要组成部分，而在目前我国社会用电负荷在持续增长的形势下，加大了火电厂的生产压力，同样也增加了火电厂汽轮机在长时间且高负荷运行下的故障概率。尤其是针对火电厂汽轮机的轴承振动故障，对于机组运行质量和安全造成负面影响。为此就需要针对此故障的原因进行分析和有效处理，保证火电厂在吃时间运行中的安全性和稳定性。

关键词：汽轮机；运行振动；解决措施

引言

汽轮机是一种部件繁多、系统复杂、安装要求高的旋转机械设备。汽轮机稳定、安全地长时间运行是最基本也是最重要的要求。而汽轮机运行中最容易出现异常的就是汽轮机振动问题。引起汽轮机振动超限的原因很多，笔者根据多年的汽轮机研发经验结合现场实际情况分析汇总引起振动超限的原因，并给出对应的解决办法。

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汽轮机异常振动的原因

2.1高中压缸胀差过大

在机组冷态启动暖机的过程中高压缸胀差过大，导致动静间隙变小，造成部分摩擦，使得振动值升高。根本原因是因为汽温过高。根据规程要求，冲转暖机过程中需要保持主汽温度在４００℃以上，并且有大于５０℃的过热度。但实际操作中在冲转暖机过程中，主汽温度一度上升至５２５℃，超过规定值１２５℃，而汽轮机转子的热容量比汽缸要小得多，汽温过高使得转子膨胀过快，速度大大超过汽缸的膨胀速度，所以胀差变大。

2.2汽轮机持续运行导致的振动

汽轮机运行过程中发生的故障可能会有油系统温度出现下降、蒸汽质量下降、缸胀不均匀、真空度下降等，这些现象都是导致汽轮机在启动过程发生振动故障的直接原因。例如，汽轮机原本可以正常振动，但是如果对它进行大修的情况下，再对它发出重新启动的指令，在启动的初期，它的1#轴承附近的振动值会发生上升，然而在功率不断增加的过程中，振动值又慢慢恢复到正常范围，此种振动现象的发生是因为蒸汽品质的原因导致的激振现象。如果现场工况流量较小，流量的异常会使激振力变为和转速频率不成比例的各种不同频率的激振力，产生的这种激振力会导致调频正常的叶片也发生相对较大的动应力。假如在流通部件和叶片之间有结垢存在，那么由于气流不均匀则会导致产生更大的激振力。

2.3油膜不稳定

汽轮机油膜失稳主要有半速涡流和油膜振荡等2种类型。当转子转速低于2倍第一临界转速时，通常会发生半速转捩。随着速度增加，这种情况会以较低速度发生。一般来说，这种振动会在最大转速下持续，或在转子转速达到一定值时消失。检测半速旋转的最有效方法是级联图。此外，低频功能也可以通过示波图或沿轴心轨迹看到。

3汽轮机异常振动措施

3.1转子热变形的异常振动应对方法

检测因转子热变形而引发的汽轮机振动故障的方法比较容易，可以对转子的离心力进行监测从而达到判断的结果。如果离心力不是很严重，这种情况导致的临时性变形可以采用在转子上进行配重平衡块安装的方法，恢复转子的平衡状态，使振动的现象消除。如果转子严重受损，那么应立刻对汽轮机的转动部分进行更换并及时进行返修，防止汽轮机因热变形而发生振动故障的问题。另外，应该尽可能地使转子在平衡状态下工作，比如汽轮机在启动和停机时会发生持续的盘车，在开缸吊出转子后进行盘转子工具的使用等方法。并且要将汽轮机的密封工作做好，防止冷空气和水进入或者出现润滑油泄露的现象，这些都可能造成热不平衡。

3.2油膜振动的处理措施

通过总结大量实践经验，分析资料，总结出处理油膜振动的具体措施：①适当提高数据值；②尽量减小垫层之间距离，能很好地控制振动的频率和强度；③尽量减小载体夹角。然后根据实际需要选择润滑油。在强度冲击情况下，应使用低黏度润滑油。另外，振动主要是由于各部件受力不均导致受力异常，不平衡受力导致设备在高速转动的过程中偏离中心，要根据实际情况灵活选择维修措施。

3.3控制摩擦振动的方法

在转子运行中容易出现摩擦振动问题，而且在转子出现热弯曲时也容易造成汽轮机的不规则运动等。上述摩擦力还会随着转子受力面积的不同而不同，表现出在较大摩擦力下转子温度会不断上升，还会造成相邻截面处于不平衡运转的状态。此外，局部区域温度升高也会造成转子弯曲问题，同样会增加振动幅度。为此，就需要做好对转子运转情况的监督和记录工作，结合机组运转情况来调整温度和频率，对轴承之间的位置进行平衡，在经过统计处理汽轮机的实际负荷以及转速等之后，确保其满足一定的运行规则性。还要调整相邻截面，保证转子运行受力均以及确保其平衡性能，减少摩擦产生的热量。

3.4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

虽然振动现象在汽轮机运行过程中普遍存在，是不可避免的，也是被允许的，但如果振动过大，那只能说明汽轮机组存在着明显的缺陷问题。汽轮机在异常振动的作用下，不仅会造成汽轮机组各个零部件之间的连接发生松动，更会削弱气缸、轴承座以及基座之间的连接刚度，从而使振动愈发加剧，最终迫使汽轮机组停机。正因如此，及时有效地找出汽轮机异常振动的实际原因并给予行之有效的解决对策则成为了确保汽轮机安全稳定运行的重要手段。在安装汽轮机组之前，必须要对汽轮机组的实际振动情况进行严格测试，严格监督与防控汽轮机组的异常振动问题，控制好振动临界值，以保证汽轮机的安全稳定运行。

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