火電廠汽輪機運行異常振動原因分析與處理措施研究

王永明，曹江華，葛恒春，朱逸夫

（國家能源集團泰州發電有限公司，江蘇 泰州225327）

1 前言

汽輪機的順暢運行是電廠為人們日常生活提供大量電能的重要保障。但汽輪機在運行中經常出現振動異常等情況，可能會導致故障出現，影響電廠的持續供電。因此，需要做好對汽輪機振動的監測，從多方面排查造成汽輪機振動異常的因素，結合實際情況做出有效處理。

2 汽輪機振動異常監測概述

火電廠中的設備在調試完成后就可以進入正常工作狀態，一旦出現異常問題就會提前發出預警，避免設備發生故障或損壞。由于火電廠的生產環境復雜，可能導致設備發生故障的因素眾多，因此，需要在生產過程中進行定期監測。工作人員應該具備一定發現機器問題的經驗，比如根據汽輪機的振動聲音評判機器是否存在故障問題，通過多次檢修后總結的經驗，能夠及時發現問題并對處理問題提供幫助。檢修人員在對汽輪機進行檢查時，應檢測汽輪機當前工作狀態是否與正常工作狀態存在差異，對出現的異常情況進行排查和分析，檢查機器存在的薄弱環節，最后做出最合理的處理。對汽輪機運行狀態的檢修，能夠降低機器發生故障的概率，也降低了故障維修成本，使汽輪機的使用壽命大大延長。

3 分析火電廠汽輪機出現異常振動的原因

3.1 因轉子受熱彎曲變形而導致異常振動

汽輪機的轉子受熱彎曲變形后會導致汽輪機發生異常振動。導致轉子受熱彎曲變形的因素很多，最主要的是轉子散熱不良、自身熱量過高導致的變形。在汽輪機運行時，冷空氣、水汽等進入氣缸內，和氣缸產生摩擦產生大量的熱能，這些熱能導致轉子難以有效冷卻而受熱變形。一旦轉子彎曲變形，就會影響到轉輪機組的正常運轉，出現異常振動。這種異常振動如果不能及時被發現并有效解決，將會給汽輪機的正常運行帶來影響，嚴重情況下將直接導致故障產生。轉子受熱彎曲，使軸彈力發生改變，引發轉子運行失衡，離心相位發生改變。如果軸彈力和離心力能夠得到抵消，轉子的振動幅度將比較小，對汽輪機運行帶來的影響也較小。如果兩種力不能抵消，甚至疊加在一起，就造成轉子大幅度振動，產生劇烈的噪聲，引發故障的可能性極大。

3.2 由于氣流不均產生氣流激振

當汽輪機機組的負荷一直增加，超過某個臨界點時，就會使軸振動迅速加大，而低于這個臨界點時，振動會立刻減弱。振動的頻率與高壓轉子一階的臨界轉速相等或略低，產生的氣流激振是正向渦動，多是在高壓轉子部位產生，也有的出現在再熱中壓轉子處。之所以形成氣流激振的現象，是因為汽輪機運行狀態下，氣道內的氣流不夠均勻，導致葉片受力不均。而對于大型機組，氣流膨脹的地點位于葉片末端，所以，氣流運行路徑發生錯亂而形成氣流激振。另外，如果軸封不嚴密也容易造成氣流激振。

3.3 因摩擦振動而導致轉子熱彎曲變形

汽輪機在運行過程中會產生一定的摩擦振動，這對汽輪機的影響并不大，但卻會對轉子造成影響。轉子由于摩擦振動造成自身受熱不均勻，進而出現熱彎曲，失去了應有的轉動平衡，出現異常振動現象，這將給汽輪機的平穩運作造成不良影響，嚴重情況下會形成異常振動故障。

3.4 由于轉子劇烈振動產生油膜震蕩

轉子的轉動速度變化將影響汽輪機的運行狀態，如果汽輪機的運行功率過大，轉子的轉動速度就會過快，導致汽輪機振動加劇，容易給設備造成損害。為了避免因為轉子轉動問題而造成油膜震蕩，影響汽輪機的正常運轉，必須保證轉子圍繞軸線轉動，保持平衡點渦動，從而使重心平穩，汽輪機不再出現異常振動。

4 火電廠汽輪機常見異常振動的處理措施

4.1 對轉子熱彎曲故障所采取的處理措施

安裝設備時，根據正確的安裝步驟進行安裝，比如利用鋼絲校準軸線，安裝就會更加準確。在縱向中軸線前后設定預埋位置，然后對螺絲做出調整，做出相應的鋼絲架。利用鋼皮尺測量洼窩兩側的長度，保證長度相等。復測時，橫向找平可使用水平儀。在洼窩面上放置水平儀，然后在豎向上做出合理的調整，確保軸承座水平符合要求。對所有機組進行排查，出現問題后應迅速做出調整，直到所有設備都完成校準。通過正確的安裝，使汽輪機軸承保持縱向和橫向的穩定，從而避免了轉子因受力不均勻而產生摩擦異常，發生熱彎曲現象。解決了轉子熱彎曲情況，汽輪機的運轉就不會受到嚴重影響，保證了發電的穩定。如果轉子出現了熱彎曲故障，就需要及時更換轉子，將故障排除。

4.2 對氣流不均形成氣流激振采取的處理措施

汽輪機出現氣流激振故障，在排查時需要根據相關數據來繪制振動曲線，從而分析具體故障的情況。對給水量、負荷速率進行調整，并將記錄的數據描繪成汽輪機的相關運行曲線。不同的調整會產生不同的氣流激振結果，根據記錄數據進行對比，查看能夠抵消氣流激振的調整方式，避免氣流激振給汽輪機組運行帶來負面影響。降低負荷率，能有效避開氣流激振所帶來的負荷范圍，這能保證汽輪機正常運轉。

4.3 因摩擦振動產生故障采取的處理措施

汽輪機在運行過程中難免會產生摩擦振動，這是因為各個設備在運行時都不可避免出現摩擦，根本不能消除。但如果摩擦情況過于嚴重，就會導致設備異常振動的出現，可能造成設備出現故障。因此，應該對汽輪機內部的各個部件進行檢查，查看是靜摩擦還是動摩擦，一旦摩擦噪聲過大，就需要進行檢修。對于因摩擦而發生故障的設備，需要進行檢修或更換，保證振動摩擦不會對其他元件造成影響。

4.4 對發生油膜震蕩采取的處理措施

當汽輪機運行過程中發生油膜震蕩，需要采取以下方法進行解決：①將軸瓦的比壓加大，這對減小油膜震蕩非常有效；②增加上軸瓦的軸承合金寬度，從而減小軸瓦頂部的孔隙，也能使油膜震蕩降低；③改變軸瓦和軸頸的接觸角度，盡量使接觸角度變小；④選擇動力黏度小的潤滑油加入機組中，可以提升機組的工作效率，降低振動影響；⑤改善轉子平衡，使原本作用在轉子上的不平衡力降到最低，這樣就可以讓轉子的運動狀態變得穩定，減少油膜震蕩。

5 結語

在汽輪機的運轉過程中，必然會因為各種因素造成振動，引發汽輪機故障。為了避免因為振動而造成的汽輪機故障，必須做好汽輪機監測工作，將可能引起故障的異常振動及時解決。因此，在對汽輪機的維護方面，應做好檢查和統計工作，總結所遇到的異常振動情況，不斷完善處理機制，這樣才能確保汽輪機的運行更加安全、高效。