汽轮机异常振动原因及处理措施

汽轮机异常振动原因及处理措施

吕猛

山东电力建设第三工程有限公司，山东青岛   266100

摘要：汽轮机振动的主要原因是机组中心不正和转子质量不平衡，这会导致隔板汽封磨损、滑销系统磨损以及发电机励磁机部件松动或损坏等危害。为处理异常振动，应进行新安装或检修后机组的试运行，并实施监视措施，同时利用传感器进行有效保护。总之，通过正确的操作和维护措施，可以降低汽轮机振动带来的风险，确保其安全稳定运行。

关键词：汽轮机、异常振动、原因

引言

振动现象在电厂汽轮机系统中普遍存在,在一定临界值范围内不可避免,也是允许的,过大的振动则说明机组存在着缺陷,在振动力的作用下,会造成机组各部件之间的连接松动,会削弱气缸、轴承座与基座等之间的连接刚度,而刚度的降低反过来会加剧机组的振动。振动加剧,又会使转动部件和静止部件摩擦或咬合从而导致机组汽封,中分面漏汽严重,轴瓦损坏而被迫停机。

一、汽轮机振动产生主要原因

1.1 由于机组在运行中中心不正而引起振动

汽轮机在运行过程中，机组中心不正是一个常见的引起振动的问题。当汽轮机的轴线与轴承中心线不重合时，会产生偏心距，导致旋转部件在运动中产生额外的动态力。这些动态力会引起机组的强迫振动，进而影响整个系统的稳定运行。中心不正可能是由于制造或安装过程中的误差、长期运行造成的磨损、基础沉降不均等因素导致的。热膨胀也可能使得机组在启动和停机过程中中心发生变化，引起振动。这种振动不仅会加速机器的磨损，缩短设备寿命，还可能导致严重的机械故障，甚至引发安全事故。所以，保证汽轮机中心的正确对齐对于确保机组正常运行和提高设备可靠性至关重要。

1.2 由于转子质量不平衡而引起振动

转子质量不平衡是汽轮机振动的另一主要原因，这种不平衡发生在转子的质量分布不均匀时。在理想状态下，转子的重心应位于其几何轴线上，确保其在旋转时产生的离心力是均匀的。然而，由于制造公差、材料缺陷或运行中的磨损和腐蚀等因素，转子可能会出现质量偏心，导致重心偏离轴线。当转子旋转时，这种偏心就会生成周期性的不平衡力，进而引发机组的振动。此类振动通常表现为基频振动，即振动频率与转子转速频率相同。若不及时检测和纠正，长期的不平衡振动会对轴承、密封和其他关键部件造成过度磨损，增加故障风险，影响整个机组的性能和寿命。因此，通过平衡校正和定期检查，保持转子的质量平衡对于确保汽轮机的稳定运行至关重要。

二、汽轮机振动产生的危害

2.1隔板汽封磨损

汽轮机振动对隔板汽封造成的危害主要表现在加速其磨损过程，缩短了隔板汽封的使用寿命。当振动发生时，机器内部的金属部件会在高速运转中相互碰撞和摩擦，导致隔板表面的材料逐渐损失。这种磨损不仅削弱了汽封的结构完整性，还可能造成密封性能下降，使得蒸汽在不应通过的区域穿梭，降低了汽轮机的效率。更严重的是，隔板汽封的损坏可能会引起蒸汽泄漏，影响汽轮机的真空度，进一步加剧振动问题，形成恶性循环。长期以往，振动导致的隔板汽封磨损不仅增加了维修成本，也提升了运行风险，甚至可能因设备故障而导致停机事故，对整个发电系统的稳定供电构成威胁。总之，对于汽轮机隔板汽封的磨损问题，必须予以高度重视并采取相应的预防措施。

2.2滑销系统磨损

滑销系统的磨损直接影响到机组的对中性和稳定性。滑销系统作为汽轮机重要的调节部件，其主要功能是为了适应汽轮机在启动、停机以及负荷变化时产生的热膨胀和收缩。当机组发生振动时，滑销在导向和承受载荷的过程中可能会遭受异常的摩擦力，导致表面磨损加剧。这不仅会增加滑销的维护成本和停机时间，还可能引起运动卡滞和调节精度下降。在严重情况下，过度磨损甚至可能导致滑销失效，造成机组运行中的轴线偏移，激发出更剧烈的振动，从而威胁到整个汽轮机的安全运行。因此，针对滑销系统的磨损问题，定期检查与维护、准确的对中调节以及采用耐磨材料都是确保其长期稳定工作的重要措施。

2.3发电机励磁机部件松动、损坏

汽轮机振动对发电机励磁机部件造成的松动与损坏是其潜在危害之一。励磁机负责为发电机提供直流电，以产生磁场，是发电过程中不可或缺的部分。当汽轮机经历异常振动时，励磁机的零部件如螺栓、轴承等会因为频繁的震动而逐渐变得松动，导致机械结构出现间隙和不稳定。这种松动可能会引起更剧烈的冲击和摩擦，进而加剧部件的磨损和损坏。在极端情况下，振动甚至可能导致励磁机的某些关键部件断裂或脱落，造成严重的机组故障。这不仅降低了发电效率，增加了维修难度，还可能引发安全事故，对整个发电站的稳定运行构成严重威胁。

三、汽轮机异常振动的处理措施

3.1试运行新安装或检修后的机组

试运行新安装或检修后的汽轮机组是确保其正确调试和运行的关键步骤，也是防止异常振动的重要措施。在机组首次启动前或完成检修工作后，进行全面的试运行可以检测和评估设备的动态性能。这一过程应涵盖从低速至额定转速的渐进加速，以及在不同负荷条件下的稳定运行，以监测轴承温度、轴振动、轴承振动和其他关键参数是否符合设计规范。通过试运行，工程师能够发现潜在的安装误差、对中不准、松动部件等问题，并在正式投入商业运行前对其进行修正。此外，长时间运行测试还可以模拟实际工作条件，确保机组在长期运行中的稳定性和可靠性。若在试运行阶段发现任何异常振动现象，应立即停机并进行检查，找出问题根源，并采取适当的纠正措施，以避免未来运行中出现更严重的故障。

3.2监视措施

监视措施包括安装振动传感器以实时监测机组的振动数据，以及使用专门的监控系统来记录和分析这些数据。通过对振动频率、幅度和波形的连续跟踪，可以及时发现任何不寻常的振动模式，从而识别出潜在的问题，如不平衡、对中错误或轴承损坏。此外，定期的视觉检查和使用其他类型的监测设备，如温度传感器和压力计，也有助于提供更全面的设备状态信息。在检测到异常振动时，应立即启动预定的程序，包括减少负荷、停机检查以及启动故障诊断流程。通过这些综合监视措施，可以确保汽轮机在安全的工作范围内运行，并采取必要的维护措施，以避免小问题演变成可能导致严重后果的故障。

3.3利用传感器进行有效的保护

利用传感器进行有效的保护通过在关键部位安装如振动传感器、温度传感器和压力传感器等，可以实现对机组工作状态的实时监控。当传感器检测到超出正常范围的振动数据时，系统可以自动触发报警并采取应急措施，如降低负载或自动停机，以避免进一步的设备损害。此外，这些传感器收集的数据还可以用于后续的分析与诊断，帮助技术人员确定振动的根本原因，并制定相应的维修策略。因此，传感器不仅在实时保护设备安全方面发挥着重要作用，也为基于数据的预防性维护提供了可能，从而显著提高汽轮机的可靠性和效率。

四、结语

通过有效监控汽轮机振动并采取适当的处理措施，可以显著降低设备故障率，延长机组寿命，并保障发电效率和安全。这些措施不仅能够预防和减少由振动引起的损害，还能帮助运维人员及时发现问题，作出快速反应，从而避免更大规模的故障发生。总的来说，对汽轮机振动的有效控制是实现其高效、安全运行的基石，对于整个能源产业的稳定发展具有重要意义。

参考文献

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