汽輪機運行中振動大原因分析及應對措施

尤亮安

摘 要：在汽輪機運行的過程中，會發生振動的現象，通常來說，合理范圍內的振動是正常的，一旦超過振動范圍，則會造成機械故障，因此需要對其進行重點關注和監測。對于異常振動需要認真分析產生的原因，采取最有效的方式，同時也需要定期檢修和維護，避免出現異常振動的問題，為火電廠的正常生產提供安全有利的條件。

關鍵詞：火電廠;汽輪機;運行振動;原因分析;應對措施

1 前言

汽輪機運行的振動是不可避免的，只要在規定范圍內即視為正常運行。但由于很多原因，這些振動會超過特定的范圍，影響發動機的正常運行，進而影響發電質量。由此可見，汽輪機的安全使用是非常重要的，一旦汽輪機在運行過程中發生振動，那么就需要對其進行全面檢查，找出存在的安全隱患，這也是提升火電廠汽輪機運行安全性的重要途徑。

2 汽輪機發生振動的原因分析

2.1氣流振動

在汽輪機運行的過程中，會受到氣流的波動引發汽輪機震蕩，產生這樣的震蕩原因有很多，下面進行列舉：（1）頂隙激振，為了能夠提升汽輪機的工作效率和性能，很多專業設計人員都會通過增加汽輪機的級數和轉數來實現。但是，當汽輪機的級數和轉數提升，就會對轉子跨距產生影響，使得跨距變大，臨界轉速降提升，轉速又會使得臨界和工作轉速增加，進而影響軸系統的穩定性。轉子彎曲大部分都是由于氣流間隙發生改變產生的，如一端間隙減小，另一端間隙變大，這樣變小端的熱效率就會隨著間隙逐漸變小而增大，而變大端的熱效率就會逐漸減小，進而形成漩渦氣流，給汽輪機帶來較大的振動。（2）葉輪流通中的作用力。如果葉輪圍帶和殼體之間存在較大的間隙，而轉速恰巧為基頻的2.5倍，那么就會出現汽輪機運行不穩定的問題，葉輪會產生失穩力。如果葉輪帶泄流量保持不變，那么就會對圍帶造成一定的磨損，活塞式密封流動也會產生切向力。出口處的間隙會逐漸變大，進而使得切向力增大，最終造成汽輪機的振動逐漸劇烈，而這時葉輪圍帶自身的力會對轉子的動力產生一定的影響，磨損環和葉輪圍帶會提升切向速度。氣流激振這個問題通常出現在高參數的高壓轉子中，渦動進洞大部分都是超前的，軌跡為橢圓形，在發生振動的過程中會逐漸向偏心率靠近，設備的自振頻率像固有的頻率靠近。當流體激振穩后，轉子的方向會與自激振動方向保持一致，在軸承傳感器中一般不會出現較大的振幅。

2.2 因轉子受熱彎曲變形而導致異常振動

汽輪機的轉子在高溫的情況下，就會發生變形彎曲，進而引發異常振動。在這個問題中，導致高溫變形的原因有很多，最為主要的就是轉子自身散熱不均勻或者是自身的熱量過高等因素。在汽輪機正常運行的過程中，冷空氣、水汽都會滲入到汽輪機的 汽缸中，與 汽缸之間形成較大的摩擦，進而產生較大的熱能，這些熱能就會蔓延到轉子上，使其受熱變形。當轉子發生變形時，就會對整個汽輪機組的運行造成影響，使得汽輪機組出現異常的振動。這種振動如果沒有及時發現和處理，就會導致汽輪機故障，轉子運行失衡，離心相位改變，軸彈力和離心力共同作用，會對轉子帶來大幅度顫動，產生巨大噪聲，這也是汽輪機運行過程中發生故障的重要原因。

3 改善汽輪機振動的應對措施

3.1 提高故障預警、分析能力

在火電廠汽輪機正常運行和生產電能的過程中，發生振動是比較常見的現象，而這種振動也是設備發生故障的預警標志。當設備發生異常的振動，則說明機組可能存在一些異常的問題。造成這種振動原因還有可能是汽輪機組安裝不合理造成的。因此，為了避免在設備運行過程中出現異常振動的問題，可以通過對汽輪機安裝過程進行詳細檢查和監督來實現。在新安裝設備時，要對各種軸承振動的標準進行測試，通過測試后才能投入使用。如果在測試過程中發現問題，需要對設備進行分析和判斷，找到故障或者安裝不合理的位置，采取相應的解決辦法，然后將設備振動調至合理范圍內再進行投入使用。

3.2 解決油膜振蕩故障

汽輪機在運行過程中還會出現一些油膜振蕩的問題，這些問題如果沒有得到及時的解決，就會引發汽輪機較大的運行故障，因此采取相應的解決措施是非常必要的。對于油膜振蕩故障的解決方式有很多，例如：（1）增加軸瓦比亞處理;（2）盡量縮小軸瓦頂端之間的間隙，延長軸瓦成合金的寬度;（3）盡量避免軸徑和軸瓦之間的接觸，二者之間的角度應該控制在300～400內;（4）減少潤滑油的粘連程度;（5）將汽輪機的轉子位置調到平衡狀態。

3.3 對氣流不均形成氣流激振采取的處理措施

當汽輪機出現氣流激振故障時，需要在分析和檢查故障的過程中根據相應的數據繪制汽輪機振動曲線，從而有利于分析發生故障的實際情況。這里相關數據指的是給水量、負荷速率等相關數據，對這些數據進行調整并將記錄的數據描繪成汽輪機運行曲線。對于上述參數進行調整會造成不同的氣流激振結果，對這些結果數據進行記錄對比分析，能夠清晰的明確如何抵消氣流激振的調整方式，有效避免氣流激振產生的影響。降低負荷率能夠使得氣流激振影響降到最小，從而保護汽輪機的正常運行。

3.4 解決轉子發生熱彎曲故障

汽輪機在長時間保持運行的狀態時，轉子會因為自身原因或者轉速的原因產生較大的熱量，進而發生彎曲，最終影響汽輪機的運行。因此當轉子在受熱彎曲時，一定要及時更換新的轉子，這樣才能有效緩解汽輪機發生異常震動的現象，保證汽輪機正常運行。

為了能夠有效避免汽輪機發生故障，不僅要在安裝設備的過程中進行嚴格檢查和監管，還需要確保技術人員的經驗豐富。要能夠站在不同的角度，強化對安裝過程的控制和監管力度，這樣才能確保設備安裝合理、正常運行，為發電廠生產提供安全保障。當汽輪機出現故障時，工作人員一定要及時分析故障和排查原因，并且根據實際情況采取有效地解決措施，在日常的維護過程中要做好維護記錄，為后續檢修工作提供有力參考。

3.5 提高機組膨脹和溫度的措施

汽輪機組受熱膨脹的原因有很多，如不均勻受熱、溫度不穩定等，都是引發膨脹的關鍵因素。故為了有效避免和解決這一問題和故障，需要機組的檢修人員定期檢查和更換頂升系統。在對汽輪機組設備進行操作之前，要對其進行充分地預熱，使得 汽缸的溫度恒定。此外在日常維護的過程中要重視潤滑油溫度、軸封溫度等，如果溫度出現異常，則需要采取地控制溫度措施，最好的方式就是創建一套完整的自動溫控系統，這樣就能有效避免溫度驟變而引發的故障問題。

結語

總之，為了能夠有效避免汽輪機的異常振動問題發生，需要在日常檢修工作中提高監測的力度，以便于能夠及時發現異常振動。在火電廠的機械設備維護中，要設訂好計劃，根據實際情況采取適合的檢修方式，總結在工作中出現的異常振動原因，并進一步研究和更新處理機制，提高汽輪機的正常運行效率和質量，為我國火力發電行業的發展提供更好的參考依據。

參考文獻：

[1]謝晨宇， 王興邦. 汽輪機運行振動的大原因分析及應對措施[J]. 科技風， 2019， No.383（15）：137-137.

[2]楊曉紅. 汽輪機運行振動的大原因分析及應對措施[J]. 中國戰略新興產業（理論版）， 2019， 000（017）：1-1.

[3]廖申丁. 火力發電廠汽輪機軸承振動大的原因分析及處理措施[J]. 機電信息， 2019， No.605（35）：89-90.

（大唐陜西蒲城發電有限責任公司，陜西 渭南 715501）