電廠汽輪發電機組異常振動問題及解決措施探討

楊生理

摘 要：電廠汽輪機組的異常振動問題是影響機組正常運轉，甚至影響電力生產的重要問題。因此，針對這種異常振動，必須要及時找出原因，采取有效的預防措施，盡量減少汽輪機組的振動發生，保證設備的平穩運行。

關鍵詞：汽輪機組；振動問題；解決對策

像汽輪機組這類轉動機械，發生細小的振動是正常的也是無法避免的。只要振動幅度控制在一定的標準范圍內都不會影響機組正常運行。而一旦出現超出標準的異常振動，則會對汽輪機組的零部件產生一定程度的破壞。強烈的異常振動使部分零件損壞后，又會增強部分零件的摩擦與振動，造成惡性循環，對設備的危害極大。

1 汽輪機組異常振動原因分析

汽輪機組是火力發電廠中的核心部分，因此，通常處于長時間運轉狀態，久而久之，各部分的零部件由于長期磨損就極易發生故障，這嚴重影響到了發電廠的正常生產工作。其中最為常見的故障就是汽輪機組的異常振動。汽輪機組的異常振動可能由很多因素引起，機組設備中任何一個零件的的故障都有可能引起一場事故的發生，另外進汽參數、油質、油溫、疏水等環節也會對汽輪機組的振動問題產生影響。我們必須要加強對汽輪機組振動原因的分析，這樣才能找出問題的根源，迅速高效的解決異常振動問題帶來的不良影響。

2 汽輪機組常見的振動類型與排除

2.1 汽流激振現象與故障排除

汽流激振現象的主要特征是出現較大量值的低頻分量，運行參數對振動拼讀的影響比較顯著，而且振動的增大多為突發性的。產生這種現象的主要原因是由于汽輪機的葉片受到不均衡氣流的沖擊。而大型機組主要是因為砌體在葉片膨脹末端產生冷氣流的紊亂，引發汽流激振。另外，汽輪機的封軸也可能出現汽流激振的現象。汽輪機組的這種現象需要經過長時間的觀察和記錄才能夠從數據的對比中發現的，而且應該將機組其各項數據指標繪制成曲線圖，這樣更加有利于觀察和判斷。具體的排除措施是，通過改變汽輪機不同負荷時高壓調速汽門重調特性，以達到消除氣流激振的目的。就是通過降低負荷變化率，盡量避開產生汽流激振的負荷范圍，來減少氣流激振現象的產生。

2.2 轉子熱變形導致的機組異常振動及故障排除

一倍頻振幅與轉子溫度以及蒸汽參數都有著重要的聯系，轉子的熱變形多數都是在機組冷態啟動后的定速帶負荷期間。這一期間轉子的溫度逐步升高，由于材質內應力使得轉子出現熱變形，進而使一倍頻振幅變大。由于轉子熱變形發生彎曲，從而引發了機組的異常振動。而轉子的彎曲還有永久彎曲和臨時彎曲兩種，故障類型不同，影響程度也不同，但是其故障形成機理都是相同的，都是是轉子質量發生偏心，都屬于旋轉矢量激振。而與一般的質量偏心不同的是軸發生彎曲會使兩端出現錐形運動，由此會產生加強的異常振動。而且，當轉子出現彎曲時，會有一定的彈力，在異常振動產生時，彈力對于振動會有所抵消，減輕振動幅度，在某一個轉速區間會使振動出現一個最低值。針對這種現象，應該及時更換狀態良好的轉子，減小自己的異常振動，轉子穩定，異常振動也會隨之消減。

2.3 摩擦振動及故障排除

摩擦振動主要是由于轉子發生熱變形，產生彎曲，生成不平衡力導致，振動信號的主頻仍為工頻，在發生摩擦時，振動的幅度和相位都具有一定的波動性，且波動的持續時間比較長。出現較嚴重的摩擦，振動的幅度和相位則沒有明顯波動，振動幅度會迅速激增。另外，在降速超出的臨界值時，振動的的頻率上升比較迅速，停機后，轉子處于靜止狀態下，測量大軸的晃動程度都有明顯的增加。汽輪機組的轉子由于摩擦可能產生振動和渦動的現象，但影響最大的還是轉子的熱變形。在動靜摩擦中，各個接觸點的摩擦程度是不同的，摩擦程度較大的部位溫度相對摩擦小的部位較高，這就會使轉子的截面溫度不均，產生轉子熱彎曲，出現新的補平衡力，導致轉子出現振動。

2.4 軸承間隙引起的振動及故障排除

軸承是汽輪機運行的基本保障，其間隙的大小與故障的發生息息相關。假如軸承的間隙比正常情況大，那么就會造成汽輪機的攪拌過于分散，從而使振動幅度加大而影響正常的使用。由于間隙不合理而引起的振動異常需要工作人員對汽輪機做定期開機檢查，查看軸承的間隙是否符合生產需求，做好間隙的整合工作，從而使其始終都處于適合工作的狀態。

3 加強振動監測工作

汽輪機組在啟動和運行中都會有一定程度的振動。當設備發生了缺陷振動或機組的運行工況不正常時，汽輪機組嚴重威脅設備和人身安全。例如振動過大將使轉子葉片、葉輪等的應力增加，甚至超過允許值而損壞；使機組動靜部分，如軸封、隔板汽封與軸發生摩擦，使螺栓緊固部分松弛；振動嚴重時會導致軸承、基礎、管道甚至整個機組和廠房建筑物損壞。由此可見，汽輪機組的振動對機組的安全經濟運行影響很大，為此，要尋找其振源，監視其振動。汽輪機組振動監視的主要內容為監測振動物體在選定點上的振動幅值、振動頻率、相位和頻譜圖等。位移、速度和加速度是表征振動的三個重要的參數，因為它們之間只要通過微分或積分運算就可相互轉換，所以在實際測量中可用多種方法進行振動測量。在監測過程中，要重點對軸振動，軸位移，瓦振，差脹，缸脹，轉速，零轉速，超速保護，偏心，鍵相等參數進行監測，及時發現問題，盡早進行解決。

4 加強設備結構維護

軸承是必須要維護的設備之一。如果軸承的間隙偏大或者偏小，都會使汽輪機的內部結構產生碰撞和不穩定的狀態。所以，工作人員需要收集大量的數據進行對比，然后通過數據對比來確定最佳的軸承間隙和距離，從而保障汽輪機安全穩定生產。同時，為了保證轉子的平穩運行，要定期檢查和更換轉子油膜部件等。如果不調整大機組的頂軸油，則會削弱油膜的工作效果，造成軸承間的潤滑失效，增加振動的變化。因此，電廠應經常檢查油膜以及溢流孔結構是否合理和正常。

另外，還需要做好定期安排檢修計劃。檢修班組根據單位參與機組檢修計劃的釋放應力，在應力釋放進入穩定期后開缸檢查轉子的彎曲度，然后由技術人員決定繼續工作單元的性能，對需要維修的應返回維修廠進行處理和報告。

5 結束語

電廠汽輪機組的振動問題是影響機組正常運轉，甚至影響電力生產的重要問題，汽輪機組的振動狀態是評價機組運行情況的主要技術指標。而在實際的生產過程中，因機組異常振動而影響設備使用，延長檢修期的問題時有發生，我們應該加強對汽輪機組振動情況的監測，采用科學合理的減小振動的有效措施，維持機組設備的平穩運行。一旦出現了異常振動的現象，一定要認、認真分析原因，尋找最佳的解決方案，及時進行處理。另外，在對汽輪機的運行操作人員也要進行相關的技術培訓，使其嚴格按照操作規程操作，增強分析和處理異常振動的能力，更好的確保汽輪機組的穩定安全運行。

參考文獻：

[1] 賈曉東.電廠汽輪機組振動問題分析與解決對策[J].煤礦現代化，2015（2）：90-91.

[2] 段元香.火電廠汽輪機振動故障探討[J].商品與質量，2015（50）.