350MW機組汽輪機異常振動的原因和處理

肖清

摘 要：汽輪機發電機組是電力發電中的關鍵設備，其工作正常和穩定與否，對整個發電生產有著非常大的影響。本文探討了350MW機組汽輪機異常振動的原因和處理措施。

關鍵詞：汽輪機;異常振動原因;處理措施

前言：

汽輪機是發電過程中的重要設備，在其工作的過程中，由于各種因素的影響，其極容易出現振動的現象，其對機組的危害較大。因此，為了有效避免振動現象的出現，應分析清楚振動產生的原因，然后采用針對性的措施，以此來有效避免振動的出現。

1 機組概況

我廠有6*350MW供熱機組，汽輪機采用西門子制造的K30-40-16、N30-2*10型反動式單軸雙缸、雙排汽、亞臨界、一次中間再熱、節流調節凝汽式汽輪組。該機組經過一段時間的使用之后，汽輪機組出現了振動異常的問題，嚴重影響了機組的安全可靠運行。

2 分析汽輪機異常振動原因的必要性

汽輪機組是電廠中發電機組的重要組成部分，也擔負著電廠發電任務的重點。因此汽輪機組的運行時間較長，關鍵的運行零部位也由于長時間的運作磨損嚴重，造成汽輪機組經常出現故障，而這些時常出現的故障也嚴重影響著發電機組的正常運作。在汽輪機組的多種故障中，汽輪機組的異常振動算是較為復雜的故障之一。造成汽輪機組異常振動的原因是多方面的，跟機體有關的任何一個設備或媒介都有可能是引起汽輪機組振動的原因所在，所以分析汽輪機異常振動的原因是解決異常振動的前提，只有查明原因后才能“對癥下藥”。

3 汽輪機振動的危害

3.1 機組經濟性降低

汽輪機屬于熱能動力機械，其發電機組所產生的熱經濟性越高，則會使電廠的效率提高，因此，提高汽輪機組的熱經濟性是當前電力部門的重要課題之一，汽輪機在工作中，汽封間隙小則會提高機組的熱經濟性，反之，則會降低機組的熱經濟性，但其汽封間隙的大小直接取決于機組的振動情況，若振動過大，則會使汽封間隙過大，從而導致機組的熱經濟性降低。

3.2 使機組動靜部分及支撐部件產生損壞

機組由若干個不同的部件組成，如端部的軸封、隔板汽封、葉片、圍帶、葉輪、軸瓦等，一旦機組發生強烈的振動，則會導致部分的部件受損，嚴重時會直接碎裂，導致停機事故發生。

3.3 使各連接部件松動

機組發生過大振動，使機組相連接的軸承、軸承座、主油泵、蝸輪、蝸桿、活動式聯軸器、凝汽器及發電機冷卻器的管道等發生共振，引起法蘭連接螺栓振動，地腳螺栓斷裂，從而造成重大事故。

3.4 直接或間接造成設備事故

若汽輪機組在振動過大時，會導致機組上一些儀表的工作無法正常工作，在振動下發生誤動作，導致停機事故的發生。同時發電機的鐵芯也會在振動下導致絕緣受到破壞，從而在發動機運行時引起鐵芯溫度過高而導致燒毀，或繞組間在沒有絕緣的情況下發生短路。

4 汽輪機異常振動原因

4.1油膜振蕩

在汽輪機中，若油膜上的汽輪機轉子旋轉速度過快，則將直接破壞轉子原本的平衡性和穩定性。特別是汽輪機轉子在旋轉過程中與軸線及平衡點渦動等均有著十分緊密的關系，因此一旦轉子失去平衡性，將導致油膜出現振蕩的情況，從而導致汽輪機出現振動異常。一般情況下，一半的轉子轉速是軸線的渦動頻率，但如果當軸線渦動頻率加快，與轉子轉速持平，則渦動效果將會得到明顯提升，由此出現劇烈振蕩。

4.2 氣流激振

氣流激振在許多汽輪機組異常震動中較為常見，通常情況下，出現氣流激振主要有以下三個原因：一是汽輪機組承受的符合會超過特定值，引起汽輪機軸劇烈震動;二是氣流激振產生的振動頻率與高壓下轉子的振動頻率一致;三是由于在高壓轉子段末級時間過長，氣體在葉片末端發生紊亂或葉片受到的氣流沖擊不夠均勻。

4.3 轉子熱變形

機組轉子熱變形原因很多，如轉子自身熱應力、運行中氣缸進水、進冷空氣及動靜摩擦、中心孔進油、發電機轉子冷卻不均勻等。在機組冷態啟機定速后的帶負荷階段，此時轉子溫度逐漸升高，而材質內應力的釋放會引起轉子的熱變形，帶來一倍頻振動的增大，當然同時也有可能伴隨著相位的變化。

4.4 摩擦振動

汽輪機的摩擦振動通常是由于轉動部分的葉柵、葉輪、主軸和聯軸器等部件在長期運行的過程中，由于受到作用力及在高溫條件下發生熱彎曲破壞了初始的平衡狀態，從而產生異常振動，但此時汽輪機的振動信號的主頻仍然是工頻。然而，由于轉子受到沖擊及其它非線性因素的影響，經常會出現一些分頻、倍頻及高頻分量，有時甚至還會產生波形的削頂現象。當汽輪機轉子發生摩擦振動時，振動的頻率和幅值同樣具有波動的特性，如果摩擦振動的持續時間較長還會引發渦動現象。

5 汽輪機異常振動的處理措施

5.1 轉子受熱彎曲處理措施

汽輪機在工作一段時間后，轉子由于熱力的作用發生了彎曲，這將會影響汽輪機的工作狀態。因此，在轉子因人力的作用下發生彎曲后，需馬上更換新的轉子，這樣汽輪機發生振動故障隨之也就解決了，從而保證了汽輪機的正常工作狀態。

也就是說，為了能有效減少汽輪機出現故障的可能，既要保證設備安裝工藝的精良，又要確保技術人員有著豐富的實踐經驗，從各個角度著手，嚴格控制設備的運行和安裝，才能確保設施設備能正常運行，也給電廠的穩定供電提供了保障。當故障發生時，工作人員不能手忙腳亂，需詳細檢查事故的位置，認真分析其原因，并采取正確的措施，日常的保養和檢修，同時還要做好記錄，不斷的總結，盡可能減少故障的出現。

5.2 氣流激振處理措施

汽輪機組發生氣流激振故障時，這個故障是不能立刻解決，其需要一段時間對氣流激振的數據進行記錄，然后用圖表的形式展現出來，并通過對圖表的觀察，分析其中的內在規律，從而找到相關的處理措施。

5.3 油膜震蕩處理措施

油膜震蕩問題的處理方法較為多樣，就目前而言，我國對該問題的處理主要依賴于以下方面：1）為了有效控制油膜振動，可適當增加軸瓦比壓;2）通過縮小軸瓦頂部間隙，增加上軸瓦軸承合金寬度，降低振動頻率同樣可解決油膜震蕩問題;3）適當減少軸瓦和軸頸間的接觸角，可有效減少震動現象;4）使用粘度較小的潤滑油，可使軸受力單一，避免復合力造成軸重心變化，從而減少振動;5）利用平衡力原理，消除設備運行中存在的不平衡力，可有效降低油膜震蕩發生的概率。

5.4 利用傳感器進行有效的保護

汽輪機振動監視和保護系統及由其所組成的信號報警系統和保護控制系統，是保護汽輪機安全運行的重要設備。機組應裝設振動保護裝置，當振動超過極限值時，發出脈沖信號去驅動保護控制電路，自動關閉主汽門，實行緊急停機，并通知工作人員，以保護機組安全。隨著機組容量的增大，汽輪機安全監視和保護顯得更為重要，同時對汽輪機的安全監視和保護裝置動作的準確性和可靠性也提出了更高的要求。

5.5 排除故障應注意的問題

汽輪機異常振動屬于一種常見的故障，在進行此故障排除時，要對其故障進行分析，對整個機組進行詳細的維修記錄的查看，檢查每個零部件，看是否只需對舊部件進行更換。另外，導致汽輪機異常振動的因素較多，也較為復雜，若沒有對故障位置進行確定的認識前不要貿然的進行拆機，這時要請專業人員進行檢查，從而保證機組的安全。

結語

綜上所述，汽輪機在電廠中，因其本身結構比較復雜，且經常需要面對特殊的工作環境，在長時間的運轉下難免會出現振動異常等故障問題。如果無法及時排除和判斷汽輪機振動故障，將會在很大程度上影響電廠的正常工作。因此，分析電廠汽輪機的振動異常及其處理措施顯得尤為重要。

參考文獻

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