火電廠汽輪機運行異常振動原因分析

葛磊

摘 要：火電廠的正常電能供應離不開汽輪機的作用，但是在很多火電廠運行中，都會發生汽輪機故障，直接導致供電停止，甚至發生一些安全事故，為了有效控制這些問題，技術人員研究了通過檢查汽輪機是否有異常振動，然后判斷其工作狀態，及時解決潛在威脅，保證供電的正常化。下面就對這些方面進行分析，希望給有關人士一些借鑒。

關鍵詞：火電廠；汽輪機；振動原因

分辨汽輪機出現的異常振動比較復雜，例如進汽參數、油質的差異、油溫的控制等都會引起異常振動，要求檢修人員清除不同故障發出的不同振動聲音，然后有針對性的進行處理，提高檢修效率。檢修中一般都是從振動頻率、振動相位變化、振動穩定性、相鄰軸承相位入手，下面就分析汽輪機發生異常振動的原因，然后分析有效的處理措施。

1 分析火電廠汽輪機出現異常振動的原因

1.1 轉子受熱彎曲變形

在實踐經驗總結中得知，轉子出現熱彎曲變形的原因也有很多種，但是常見的就是自身熱量過高，不能及時散熱，從而產生應力變形，轉子運行過程中氣缸會進入冷空氣，進入水汽，那么這些氣體會和氣缸產生靜摩擦和動摩擦，最終導致發電機轉子冷卻存在著差異[1]，這樣轉子就不可避免的發生熱變形。當轉子發生彎曲變形之后，轉輪機組就會出現異常振動，出現這一問題，可能會臨時產生危害，也可能是永久性產生危害，雖然直接后果不同，但是原因都是轉子質量偏心造成的。如果不能及時控制，引發和質量偏心類似的旋轉矢量激振力。

當轉子出現彎曲，這種彎曲會導致軸彈力不同，轉子運行中出現不平衡問題，同時出現的離心相位也不同，如果二者作用力可以相互抵消，也就是作用力大小基本相同，那么轉子的振動幅度會非常小，在專業術語中稱之為凹谷相撞，這一情況和轉子不平衡導致的動力特征存在著很大的不同。如果二者力不能相互抵消，力的大小差距很大時，就會出現嚴重的振動噪音，那么相關人員要及時進行檢修，必要時可以更換新的轉子。如果不平衡值比彎曲作用力的值大，振幅的減少量在臨界轉速之下。如果不平衡值比彎曲作用力的值小，振幅的減少量在臨界轉速之上。有此可見轉子受熱彎曲變形的危害非常大[2]，而且故障特點明顯，因此檢修人員只要嚴格按照流程工作，提高崗位責任心，就可以及時發現問題解決問題，保證火電廠的正常運行。

1.2 氣流發生激烈振動

很多大型汽輪機出現的振動，都是由于氣流的激烈振動造成的，當出現氣流激振時會表現出以下幾個特點，第一點，汽輪機組承擔的負荷會超過一個特定的值，這樣汽輪機軸發生劇烈的振動。第二點，在強烈的振動之下，產生的頻率和高壓下的轉子頻率一致。第三點， 在高壓轉子段發生氣流激振問題，末級時間過長，氣體在葉片末端出現紊亂，甚至會發生氣流激振問題，進而葉片受到不均勻氣流的沖擊出現氣流激振的問題。

1.3 設備中的油膜發生震蕩

汽輪發電機轉子在高速運轉時，就會失去之前的穩定性，因此在旋轉時需要圍繞軸線運行，還必須圍繞平衡點渦動，這樣油膜就會出現激震蕩。除此之外，還會出現半速渦動情況，例如軸線渦動頻率在轉子轉速一半時，如果半速渦動速度與轉子臨界速度相同，其就發生共振問題，導致整個設備出現嚴重的振動。

1.4 設備出現嚴重的摩擦振動

對于摩擦振動而言，主要有兩個特點，第一點在轉子熱彎曲情況下，會有新的作用力，導致不同力之間的平衡被打破，但是其主頻率還是工作頻率，在非線性因數的影響之下，會導致頻率的不同，甚至其波形會發生削頂問題，第二點，當出現這種摩擦振動后，其振動的幅度，以及相對位置會有一些波動，波動的時間也比較長。重摩擦出現的高溫要比輕摩擦高很多，那么轉子截面溫度發生不均勻問題，當對其局部加熱后，轉子就會出現熱彎曲問題，這種情況下就會發生嚴重的振動。

2 解決火電廠汽輪機異常振動的具體方法分析

2.1 解決轉子熱彎曲的措施分析

保證安裝的正確性。可以使用拉鋼絲找中心法對軸線進行找正，在基礎安裝中，在縱向中心線的前后，一定要先設置預埋件，然后安裝可調整螺栓，用于鋼絲架子的掛放。然后延著縱向中心線的方向，在上面掛上鋼絲。最后進行第一次找正，先使用鋼皮尺對鋼絲離洼窩中心兩側的距離進行測量，然后對軸承座橫向的位置進行適當的調整，保證兩側距離的一致性，允許的誤差在0.05mm左右。除此之外，在第二次測量時，在進行橫向找平時，可以使用水平儀測量，要把水平儀放到軸瓦洼窩結合面上，然后對臺板下面的斜墊鐵進行合理調整，保證其實際高低情況，保證軸承座橫向水平符合要求。第三次找正時，對整個汽輪機組進行找正。只有保證軸承安裝正確，其運行中受力均勻，就不會發生振動異常問題，有利于該設備的壽命延長。

2.2 分析解決氣流激振的措施

結合總結出的氣流激振特點，在解決這一問題時，可以對故障進行跟蹤調查，結合這一年工作中機組運轉的數據，尤其是振動參數，將其繪制出曲線圖，然后觀察曲線圖所發生的變化，要求在不同情況下，明確機組在氣流激振狀態下的工作情況，然后檢查中將其振動情況和總結經驗進行對比，從而分清其是否存在振動故障，有效避免出現氣流激振問題。

2.3 解決油膜振動的措施分析

當在汽輪機組中出現了油膜振動后，解決措施有五個，第一種，增加軸瓦比壓，有效控制油膜發生的振動。第二種，縮小軸瓦頂部的間隙，將上軸瓦的軸承合金寬度增加，這樣能有效減少振動頻率。第三種，將軸瓦和軸頸之間的接觸角度減少，當減少到一定范圍后，其振動就會減少。第四種，使用的潤滑油很關鍵，要使用動力粘度較小的潤滑油[3]，這樣就會對其正常運行造成影響，軸受力就會單一，不會出現復合力導致重心變化，出現振動問題。第五種，利用平衡力原理，把設備中存在的不平衡力降到最低，當其相互平衡后，就不會發生加大位移，進而出現振動的概率降低。

2.4 分析解決摩擦振動問題的措施

摩擦振動是比較麻煩的，因為任何機械設備在運行過程中，都會存在摩擦力，這一問題是不可避免的。在日常檢查汽輪機的時候，或者是進行設備維修的時候，要重點對各個部件進行檢查，尤其是相互之間的摩擦情況，分析其是靜摩擦還是動摩擦。除此之外，時刻留意機組的各個零件之間是否存在著摩擦聲音，聲音不能超過一定的范圍，振動頻率也要控制在一定的限度內。如果發生嚴重的異常聲音，那么工作人員針對該設備，或者設備中的局部構件等進行維護和更換，避免相鄰的零件之間摩擦產生振動使得汽輪機組出現故障。

3 結束語

通過以上對火電廠汽輪機運行異常振動原因分析發現，這些故障在日常工作中不可避免的會發生，因此相關班組必須做好日常的檢修、維護工作，提高個人檢修能力，當發現汽輪機設備有異常振動后，就可以判斷出故障原因，然后嚴格按照操作流程處理，避免故障惡化。在以后的發展中，電力企業要加強人員的培訓，提高個人能力，提高崗位責任意識，將工作放到第一位上。

參考文獻

[1]盧旭東.火電廠汽輪機異常振動故障排查技術分析[J].科技創新導報，2012（12）：74.

[2]張力海，蔣文輝.火電廠汽輪機異常振動故障排查技術分析[J].

2013：306.

[3]李振宇.火力發電廠大型汽輪機振動異常分析及故障判斷[J].電子測試，2013（6x）：243-244.