汽輪機異常振動原因分析及解決對策

吳迪 張宇

摘 要：汽輪機在火力發電廠中具有十分重要的作用，它的運轉效果是否正常，直接影響著火電廠生產的經濟性與安全性，而汽輪機的核心是轉子，但其最容易出現問題，在運行的過程中，往往會因為異常情況出現振動，直接影響著汽輪機的工作，如果出來不當就會造成汽輪機的工作出現問題。對于汽輪機振動可以采用噪聲、溫度、壓力等方式進行檢查，然后根據具體的情況進行處理。

關鍵詞：汽輪機;異常振動;原因分析;解決對策

1 汽輪機異常振動原因分析

1.1 油膜振蕩引發異常振動

汽輪機中有一種重要組成部件就是油膜，汽輪機被工作人員啟動后，汽輪機開始進行高速旋轉，這時發電機的轉子開始進行高速旋轉，油膜對軸頸的作用力大于軸頸重力和科氏力的合力，使軸頸向上浮動，產生弓形渦動，伴隨著強烈的作用力作用到軸承的油膜上，慢慢的就會導致油膜的穩定性降低并且開始出現振動的現象。而且就算當發電機開始正常運行時，旋轉的軸頸在滑動的軸承中帶動潤滑油高速流動，由于作用力與反作用力的作用，高速轉動油流就會反過來作用軸頸，最終就會產生一種振蕩的現象。

1.2 氣流激振

發電廠運行時間較長，各類機組需要長時間、超負荷運行，短時間內軸振會加速。此時，采取降低運行負荷，振動也會相應的減速。在不均衡氣流沖擊的影響下，汽輪機組葉片在氣流激振影響下，汽輪機組本身體積與設備數值的差異，會導致氣體在葉片內的膨脹，將會導致流道混亂，使得汽輪機組出現異常振動現象。

1.3 轉子變形

通過深入分析汽輪機組異常振動案例，發現由轉子異常振動引發的故障次數較多。汽輪機組工作環境比較復雜，即便是正常工作狀態下，也無法保障轉子的有效切合，及時避免機組異常振動，影響發電廠的運行。加之機組長時間處于超負荷工作狀態，受到各類因素的影響，摩擦力的影響，將會導致機組熱量增加。隨著運行時間的增加，轉子的材質會受到影響，使得變形問題出現，導致振動異常。

2 汽輪機異常振動的解決對策

2.1 油膜振蕩的解決對策

根據之前所介紹的關于油膜可以造成汽輪機的異常振動，想要防止出現這種情況，首先需要使汽輪機中的轉子與軸承之間能夠合理的工作下去，使得它們之間的摩擦力降低，其次工作人員應該選擇粘度小的潤滑劑來對它們進行潤滑，這樣做的原因是如果潤滑油選擇了較大的粘度，那么他們的承載力也會隨之增大，而且當粘度增大時，會使油的分布結構有所損壞，造成轉子與部件之間的摩擦力增大，另外還可以通過讓軸瓦頂部的距離縮短使得軸瓦上的承合寬度變的更大一些。

2.2 汽流激振的解決對策

汽輪機汽流激振的故障排除，首先要找到汽流激振的原因，需要對長時間振動的數據中尋找規律，將滿負荷、正常運行、空載時的振動數據進行分析，利用曲線圖走勢，找到引發振動的因素。從而逐漸調解輸出功率，汽流緩慢增加，將振動數據繪成曲線圖與正常曲線圖進行對比。汽輪機負荷增加后，汽門隨著負荷的增加不斷變化來抵消汽流振動的危害。因此，對于汽流激振的故障，需要長時間的觀察和精細化調整負荷參數，才能有效降低汽流激振的不良影響，維持發電系統的正常運行。

3 應用案例分析

某核電廠汽輪機是由東方電氣集團采用ALSTOM技術生產的ArabelleTM1000MW級大型半速汽輪機。在機組調試期間，曾經連續三次出現汽機2號軸瓦振動異常，超過手動打閘閾值130μm，導致被迫停機。

3.1 原因分析

一般來說，汽輪機振動高通常發生在啟停過程中。汽輪發電機組在啟停過程中，當轉速達到臨界轉速時，機組出現劇烈振動，而超過這一轉速后振動又會減小，恢復正常。引起汽輪發電機組振動的原因很多，主要原因有制造水平不高、安裝不夠合理、檢修和運行管理水平不高等，而且它們之間又是相互影響的。

3.2 故障排查

①中壓缸通流間隙的數據對比與分析。汽輪機內部發生摩擦會引起振動。經核實汽輪機安裝階段通流間隙數據發現，3號機組高中壓缸徑向通流間隙雖滿足安裝要求，但是與1號和2號機組進行比較發現存在如下問題：中壓缸徑向通流間隙在不同方向上均存在偏下限的情況;中壓缸四個級的下部間隙均恰好為下限值;中壓缸四個級的右部間隙均只比下限高0.02～0.05mm;中壓第三級徑向通流間隙上下左右四個方向上均僅比下限高0.00～0.05mm。②中壓缸排汽溫度與二級進汽閥門開度的數據對比與分析。汽輪機缸體溫度變化直接影響汽缸的膨脹，使得汽輪機的轉子和定子之間的間隙發生變化，從而可能導致碰摩（表1、2）。

綜上所述，發電廠需要長時間的運營，使得其中設備易發故障，其中汽輪機故障最為普遍。比如：轉子變形、摩擦震動等，一旦出現故障，將會影響發電廠的穩定運行。技術人員需要采取相應的方式，精準判斷發電廠的運行狀態，在出現突發事件與故障的情況下，及時解決，以此為發電廠機械設備、汽輪機組的穩定運行，以此保障發電質量，推動發電廠得到更好的發展。

參考文獻

[1]陳可露.火電廠汽輪機異常振動原因及解決對策分析[J].中國新技術新產品，2016，15：63-64.