熱電廠汽輪機振動成因及解決對策

彭克勇

陽煤平原化工有限公司 山東德州 253100

1 熱電廠汽輪機概述

汽輪機是以旋轉式動力運轉模式將蒸汽熱能轉換為機械能，從而完成發電任務的一種機械設備，蒸汽進入汽輪機后按照固定流程經過機組內噴嘴、動葉及自身具有的熱能輸出為機械能，從而帶動汽輪機轉子旋轉。汽輪機內部結構由轉動與靜止兩部分共同組成，其中轉動部分的主要構件包括聯軸器、主軸、葉片及葉輪等；靜止部分主要構件包括隔板、汽缸、汽封、靜汽部分、靜葉柵及軸承等。汽輪機的運作環境具有高溫、高速、高壓的特征，其設備結構精密性較好，屬于重型設備，發電機、凝汽裝置、泵、鍋爐等為其配套設備[1]。

2 熱電廠汽輪機振動的主要原因和解決對策

2.1 設計制造因素造成的振動和解決措施

在熱電廠汽輪機的運行中，汽輪機的旋轉速度比較快，如果轉子的質心與旋轉中心出現不重合的現象，這樣就會造成轉子的不平衡而形成一定的離心力，會對軸承造成激振，從而汽輪機會出現振動。一旦離心力超出一定的范圍，汽輪機就會產生異常的振動。造成汽輪機轉子產生不平衡的原因是汽輪機機械加工在精度方面存在著問題，還有可能是轉子的裝配方面出現了問題。因此需要提高汽輪機轉子的制造和加工過程的精度，并且采取確保質量的措施。在汽輪機的裝配中，對于每一級的葉片都需要進行教學動平衡的試驗，還需要在轉子裝配好后進行高低速動態平衡檢測工作，從而確保轉子的不平衡量嚴格的控制在符合的標準范圍內，這樣才能夠減少汽輪機的振動。

2.2 油膜震蕩當熱

電廠汽輪機在運轉時，轉子在軸承油墨上高速旋轉失去穩定性而造成的震蕩就是油膜自激震蕩。在汽輪機穩定運轉時，轉子是圍繞軸線旋轉的，而汽輪機失去平衡時，轉軸在圍繞軸線轉動的同時圍繞平衡點渦動。軸線的渦動頻率通常保持在轉子轉速的一半，因此成為半速渦動。在渦動轉速和轉子的臨界轉速相重合時，這樣半速渦動轉速就會被共振放大，從而表現為激勵的振動。油膜震蕩具有下列的特征：油膜震蕩發生后，振幅的增速比較快，這樣就會造成機組產生激勵的振動。在油膜震蕩時，振動的的主頻率是發電機的一階臨界轉速，而且隨著轉速的升高而改變。油膜震蕩時，通過仔細的觀察可以發生主軸的外露部分也在顫動。在油膜發生震蕩時，軸承的頂軸油壓也會發生劇烈的振動，因此軸承內部有金屬撞擊的聲音。對于油膜的震蕩可以采取下列的措施進行解決：增加軸瓦的比壓，而且減少軸瓦頂部的間隙，這樣可以有效地減少油膜的震蕩；還可以采取減小軸頸與軸瓦的接觸角，控制在3—4之間；降低潤滑劑的動力粘度；可以利用平衡的方法將轉子原有不平衡分量降得很少[2]。

氣流激振汽輪機的葉片由于受到不均衡的氣體的沖擊而產生氣流激振，而對于大型的機組，末級比較長，氣流在葉片的末端膨脹而造成流道的紊亂，從而造成了氣流的激振。另外，軸封也可能造成氣流激振的現象。在汽輪機機組的負荷超過一定的負荷點，軸振動就會增加，而負荷低于負荷點，振動就會減小。氣流激振的頻率小于或者等于高壓轉子的一階臨界轉速。氣流激振的部位通常發生在高壓轉子段。熱電廠可以針對汽輪機氣流激振的特征，通過長時間的記錄機組的振動數據，還有記錄機組滿負荷時的數據，整理數據和制作成成組的曲線，觀察曲線的變化情況，這樣才能夠進行故障的分析。在汽輪機的運作中，需要先確定汽輪機的工作狀態，然后采用減低負荷變化率以及避開產生氣流激振負載范圍的方式，減少氣流的激振。

2.3 安裝及檢查原因

在汽輪機的安裝和檢查的過程會對機組產生巨大的影響，而通過對機組的振動查找原因分析得出，由于汽輪機的安裝和檢查的不當而造成的振動占據一大部分，因此在汽輪機的安裝和檢查中需要采取措施減少汽輪機的振動。汽輪機的兩端主要依靠軸承來支撐的，如果兩端的軸承高度不再同一的范圍內，就會引起軸承的負荷分配出現不合理的情況，這樣便會引起汽輪機的振動[3]。

因此汽輪機的安裝和檢查中，需要依照生產廠商的建議，還有結合本單位的實際情況對軸承的標高進行調整，確保軸承的標高相一致。在汽輪機的運作中，汽輪機的轉子和氣缸等零部件之間會存在一定的間隙，并且隨著汽輪機的運作，這些間隙會不斷的增加，這樣就會降低了汽輪機的運作效率，由于這些間隙比較小，不容易引起動靜摩擦而會引起汽輪機的振動發生變化，從而導致振動超標。對于這種情況的振動，在汽輪機的檢修過程中需要合理的調整隔板汽封和端部汽封的間隙的正常參數都是明確標注的。當這些數據發生異常變化時，依據電路工作原理，就可推斷發生故障的部位。1相同儀器代替法；2信號通道追蹤法。發生故障后，以信號源頭開始，沿信號傳輸線路一直測量下去，直到找到故障點。

3 結語

汽輪機的設計制造、安裝、檢修等多方面因素均可導致其振動發生，因此，操作人員應嚴格按照運行規定要求進行操作，并結合自身操作經驗就汽輪機的實際運轉情況及時發現問題、解決問題，從而保證汽輪機的使用壽命及運轉效率。