汽輪發電機組影響震動的因素分析

張俊華

摘要：人們對電力的需求也就越來越高，對電力廠提出更高的要求，為了滿足社會發展的需求，唯有不斷進行創新，精準的掌握每一項技術，確保火力發電廠的安全運行。對于汽輪機而言，其是否處于正常的運行狀態往往可以通過汽輪機的實際震動情況加以判斷，若汽輪機在正常運行過程中發生了異常震動問題，那么則可以說明該汽輪機組在長時間的運行過程中出現了故障。而造成汽輪機異常震動的原因較多，要想確保汽輪機的安全穩定運行，切實提高汽輪機運行效率，就必須要避免汽輪機出現異常震動問題，使汽輪機運行震動處于可被允許的臨界值范圍內。

關鍵詞：汽輪機;運行;震動

引言

從目前而言，汽輪機安裝過程中，其工藝較為復雜，具有極大的挑戰性。所以，在正式操作安裝之前，應該先對實際情況進行“摸查走訪”，將實際情況了解清楚，再根據汽輪機在實際運用中的情況相結合，采取有效的安裝措施，促使汽輪機在運行過程中具有安全性和穩定性，避免故障的發生。但是，經調查研究表明，在實際運行過程中，汽輪機會發生及其明顯的震動，這個震動非常強烈，并且就目前技術而言，難以將震動消掉，這就會直接影響汽輪機的正常啟動和使用，造成不必要的經濟損失。如果汽輪機在長期震動下工作，勢必引起不必要的安全隱患，或者生產效果難以達到理想目標，造成汽輪機壽命受損，生產效率難以提高，造成一系列不必要的經濟損失。

1汽輪發電機組震動危害

若汽輪機在日常運行過程中出現了異常震動問題，不僅會給整個生產系統帶來巨大的安全隱患，同時也有可能迫使整條生產線停產，從而影響企業的工作進度，會帶來不可預計的經濟損失。例如，汽輪機的異常震動會導致軸封磨損，破壞密封作用，使水分混入到軸系潤滑油中。一旦油膜被破壞，就會融化軸瓦烏金，加大漏氣損失，會影響到整個汽輪機組的經濟性能。汽輪機的異常震動會導致隔板汽封磨損，增大級間漏汽，同時加大轉子的軸向力，繼而引發推力瓦烏金發生熔化。汽輪機的異常震動會導致滑銷系統出現嚴重磨損問題，進而影響整個汽輪機組正常的熱膨脹，會引發更為嚴重的運行故障。汽輪機的異常震動會導致發電機的勵磁機部件出現松動、損壞等問題，會威脅到整個汽輪機組的安全穩定運行。汽輪機的震動問題本身就是一個相對復雜的情況，要想切實有效解決異常震動問題，就必須要認清汽輪機異常震動帶來的危害以及引發汽輪機異常震動的實際原因和表現形式，并進行深入研究和總結，以保證汽輪機的運行安全。

2汽輪發電機組發生震動的原因

2.1機組運行中中心不正引起震動

（1）汽輪機啟動時暖機時間不夠，會造成汽輪機升速或加負荷過快，從而導致汽缸不均勻受熱膨脹，或滑銷系統產生卡澀現象，都會使汽缸對轉子產生相對歪斜，同時機組也會產生不正常的位移，引起震動（2）機組運行中出現真空下降，會導致排汽溫度驟升，使后軸承上抬，易破壞機組的中心，從而引起震動（3）靠背輪安裝不正確，使中心不正，引起震動，且與機組的負荷成正比關系（4）機組運行時，進汽溫度超過設計規范，會增加機組脹差和汽缸變形（如高壓軸封向上抬起等），從而導致機組中心超出可移動范圍，引起機組震動（5）在特定情況下，轉子與汽缸不同心，會產生間隙振蕩。

2.2轉子質量不平衡引起震動

（1）如果汽輪機在運行過程中發生葉片折斷、脫落等問題，造成轉子質量不平衡，以至于轉子每旋轉一周就會受到一次不平衡質量的離心力沖擊影響，最終體現的結果便是異常震動。（2）在不引起汽輪機動靜部件間摩擦的情況下，轉子發生彎曲，仍會引起震動，其震動特性除與轉子質量不平衡震動情況類似外，軸向震動也較顯著（3）汽輪機軸承油膜不穩定或遭到破壞，軸瓦烏金會很快被燒壞，軸頸因受熱彎曲，致使機組發生劇烈震動。

3汽輪發電機組震動防止措施

3.1建立神經網絡汽輪機震動診斷系統

為了更好的解決汽輪機震動問題，研究人員應建立完善的汽輪機震動診斷檢測系統，以便及時發現問題。神經網絡汽輪機震動診斷系統主要采用了計算機處理技術，數學模擬了人腦神經系統，可以模擬人類處理信息的流程。對此，研究人員應在汽輪機頭以及各個震動點安裝吸納紅采集裝置與機械箱，采集信號后儲存于特定文件中，并利用信號降噪提取并保存小波能量。處理后的故障特征向量可以進行測試診斷，從而快速判斷汽輪機的震動原因，以便及時發現問題進行調整維修。

3.2防止油膜失穩

設計人員在設計汽輪機時應適當提升軸系穩定性與系統阻尼，并做好相關工藝技術的檢查與控制工作，以免影響軸系的穩定性，提高汽輪機的工作效率。日常汽輪機軸承維護工作可以有效防止油膜失穩問題，對此，設計人員應在遵循運行原則的基礎上增大對比壓與負載，降低軸承寬度。同時，還應在提高油溫的基礎上增大承載系數，降低潤滑油粘度。但此種防止措施會降低油膜厚度，使汽輪機處于高溫工作狀態，從而導致油質老化問題，期間設計人員應充分注意。軸瓦內的軸頸穩定性，是影響機組是否震動的關鍵。如果機組在運行過程中，軸頸穩定性較差，由于外界因素的影響，勢必會產生震動。潤滑油在機組內的使用，其主要作用就是在軸瓦內形成油膜，起到一定的潤滑作用，避免摩擦導致的一系列不穩定因素的產生。

3.3氣流震蕩防止

相較其他類型的震動問題，氣流震蕩出現頻率較大。基于此，設計人員應利用反旋渦技術干擾流體的軸向運行，提高流體失穩界限的轉速。同時，還可以增大軸承軸徑的偏心率，以降低其震動幅度。除此之外，設計人員還可以改變軸承的幾何形狀，打亂軸向旋流，降低切向力強度，確保轉子獲得更高速度的穩定力，提高運行速度。在機組正常運行過程中，會對機組的震動產生影響。同時滑銷系統制約著機組膨脹。如果機組的暖機時間具有差別，在升溫較快時，機組內的各個運行系統都呈現出膨脹的狀態，直接會導致熱應力膨脹，影響機組的運行速度和效率。

4結束語

汽輪機震動會嚴重影響其正常運行，降低了工作效率，帶來經濟損失。汽輪機震動受多種因素的影響，深入研究可以有效推動我國電力生產的有效進行。當前我國多名學者對此進行了深入研究，并獲得了一定進展。

參考文獻：

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[3]孟迪爾.淺析發電廠汽輪機組軸承震動原因分析及處理措施[J].科技風，2018（32）：188.

（作者單位：寶鋼集團八鋼公司能源中心熱力分廠）