汽輪機振動超限的主要原因及解決策略

馮林超

摘要：汽輪機處于起機與運行狀態時，需針對多項數據進行監測，其中包括軸向位移、汽輪機震動、決定熱膨脹、脹差等，汽輪機震動過程中十分容易發生超限問題，一旦出現問題便會對正常使用產生不良影響，因此應分析其超限原因，提出對應有效解決對策。

關鍵詞：汽輪機;振動超限;解決策略

汽輪機屬于旋轉機械設備，系統較為復雜，部件繁多，并且安裝時要求比較高，使用汽輪機時，長時間安全、穩定運行為基本要求，也是重要條件。汽輪機運行時比較容易發生振動問題，需給予充分重視[1]。

1 汽輪機震動超限產生的影響

汽輪機震動超限會在一定程度上導致機組整體震動過大，造成機組當中部件連接發生松動，基礎與基礎板臺的連接剛性明顯削弱，進而使機組動靜部分產生摩擦，軸瓦烏金出現破裂，以及轉子彎曲、變形、葉片損壞以及斷裂，產生的整體影響比較大。

2 汽輪機出現振動超限的原因與解決策略

1 轉子質量問題與解決對策

轉子為汽輪機中高速運轉部件，質量平衡性十分重要。多數情況下，汽輪機故障為轉子不平衡導致，其中產生比較直接的影響便是汽輪機發生震動超限[2]。如果處于運行初期時便出現較大震動，并且在時間推移下發生變化，一直處于高值，很可能是由于轉子出場不平衡量較大造成。解決這一問題時，需運用將轉子動相關平衡試驗進行重做，將平衡塊添加在不平衡點上，并將其鉚牢，保證其和國標或者是廠標相符。

如果初期震動并不是十分明顯，在時間逐漸推移中，振幅呈現出持續性走高趨勢，很可能是受到轉子進行長時間運行的影響，造成轉子污垢沉積發生不均勻現象，或者是在葉輪磨損、葉片磨損影響下使轉子發生不平衡問題。在解決這一問題時，需做好定期檢修工作，蒸汽保持清潔狀態[3]。已經有污垢出現的情況下，則需對轉子沉積產生的污垢進行清理，將磨損比較嚴重的葉輪、葉片等更換，同時將轉子動相關平衡試驗進行重做。

如果某個時間點出現振幅突然增大的情況，并且呈現出持續高值，可能是轉子平衡塊或者是轉子零部件發生了脫落[4]。解決這一問題時需進行停機檢修，了解脫落具體位置和轉子實際損壞程度，及時對損壞轉子進行維修或者是更換，將流道中的異物清理干凈。

2 軸承油膜震蕩問題與解決對策

就油膜震蕩來講，屬于汽輪機組中比較常見的情況，多數情況下，一階臨界轉速處于工作轉速容易出現油膜震蕩問題，問題出現原因主要包括這幾方面：首先，潤滑油黏度。對于潤滑油來講，黏度如果越高，則軸瓦體現出的穩定性便會越低，容易出現油膜震動。其次，軸瓦間隙。就軸瓦間隙來講，可以將其劃分為頂隙與側隙，一般來講，二者之間比值越小，則軸瓦會越不穩定，容易出現油膜震蕩[5]。最后，軸承負載。在機組處于運行狀態時，轉子在受熱不夠均勻的影響下產生的轉子浮起間隙、變形、機組負荷整體變化較大等的問題，均會造成軸承負載發生變化，進而出現油膜震蕩情況。

對于油膜震蕩這一問題，可以通過以下方式解決。第一，開機時如果油溫比較低，可以將電加熱器開啟，將油溫加熱，使油溫達到三十八攝氏度以上，這種方式可以使油的黏度明顯降低，使轉子運行過程中形成的油膜厚度有所減少，提高軸承實際穩定性[6]。第二，針對軸承中頂隙與側隙進行檢查，如果二者之間比值比較小，可以運用修磨軸承，將墊片做出調整方式，也可以將側隙瓦面修刮出，促進二者比值的增加，確保軸瓦穩定性。第三，將頂軸油開啟，促進軸承徑向剛度的提高，這種方式可以使油膜震蕩得以消除。最后，更換軸瓦，使用穩定性相對較好的橢圓瓦，將頂隙與側隙二者之間的比值增大。

3 暖機不充分問題與解決對策

汽輪機在開機時，暖機屬于比較重要的過程，暖機如果不能保證充分，很可能出現下述問題：首先，上半汽缸與下半汽缸之間存在溫差較大，并且熱應力比較大，嚴重情況下，汽缸可能會發生變形，造成動徑向與靜徑向二者間隙發生變化，進而震動超限導致停機。其次，轉子與汽缸間脹差比較大，動軸向間隙與靜軸向間隙有所減小，進而震動超限導致停機

在處理以上原因造成的震動超限情況時，應對暖機不充分產生的影響形成充分認識與了解，避免升負荷與升速出現過快情況，嚴格執行開機規范，通過低速進行方式暖機，然后對上半汽缸與下半汽缸之間存在溫差得進行觀察，二者之間的溫差需處于四十攝氏度內，一般來講，不能高于五十攝氏度，對于汽輪機來講，受熱膨脹為一個過程，因此溫差在一定時間中需處于合理范圍以內，同時不出現明顯上升問題。在此情況下，暖機過程才能完成，不同階段的暖機工作，都需結合規定嚴格執行。

4 膨脹不暢問題與解決對策

汽輪機熱膨脹也可以將其稱之為缸脹，汽輪機處于運行狀態下，如果發生缸脹不暢問題，很容易使機組中心發生偏離，造成震動超限發生停機問題，缸脹不暢問題出現的原因主要為以下幾點：首先，軸承座未能進行有效潤滑，設計汽缸時臺板油道彎道比較多，并且線路相對較長，油槽在注油過程中，潤滑油會受到較大阻力，并且新油不能將舊油推出，因此油槽中潤滑油會出現流動不是十分順暢的情況，容易使潤滑油結塊，潤滑效果喪失。并且在注油整個周期過長的影響下，舊油會發生凝固，不具備原本本潤滑效果。其次，滑銷系統存在問題。安裝過程中間隙過小，在汽缸發生膨脹以后潤滑系統形成擠壓，難以正常工作。同時安裝過程中清潔未能到位影響下，潤滑面出現砂石、鐵屑、木屑多種廢棄物，進而滑銷系統難以正常工作。

解決上述問題時，可以通過這幾種方式：第一，進行定期注油，將油槽中的異物及時清理干凈。同時清理臺板與軸承座之間出現的雜物或者是塵土，也可以摩擦力小或者是自潤滑的臺板。第二，針對潤滑系統各間隙進行檢查，間隙在不能滿足實際要求的情況下，需采取合理措施，保證間隙符合要求。第三，可以涂擦粉劑涂料，將摩擦力盡量減少。

（五）動靜摩擦問題與解決對策

摩擦出現的原因主要包括這幾方面：首先，動靜間隙進行檢修、安裝時沒有達到設計規定的要求。為了將漏氣問題減少，促進效率提高，汽封間隙進行調整時出現過小情況，進而機組沖轉發生碰摩。其次，軸承與轉子不對中，對中偏差比較大，導致轉子出現傾斜，轉動過程中動靜間隙與設計間隙偏離。

解決上述問題時，可以運用以下方式，徑向摩擦過程中出現的聲音為間斷性，并且震動在轉速升高時會有所變大，可以通過音棒針對汽輪機當中的不同位置進行監聽，將摩擦位置確認，機組在停機冷卻以后，運用開蓋方式對摩擦位置進行減少，做好間隙調整工作，保證間隙與圖紙要求之間相對應。在間隙符合要求的情況下，考慮可能為不對中造成，軸承與轉子需進行重新找中。

結束語：

總之，汽輪機處于運行狀態時，由于振動問題造成的停機比較常見，多數問題在震動超限上體現出來。這就需要對震動癥狀展開深入分析，將震動超限主要原因找出，制定對應有效解決方法。

參考文獻

[1] 俞冠民. 汽輪機振動超限原因分析及解決辦法[J]. 化工設備與管道，2020，57（2）：47-50.

[2] 周華星. 有關汽輪機振動的原因及應對舉措的分析[J]. 探索科學，2020（6）：192.

[3] 蘇曉峰. 空壓機組汽輪機振動大的原因分析[J]. 世界有色金屬，2020（5）：242，244.

[4] 孫忠旭. 核電汽輪機振動故障診斷與處理[J]. 東方汽輪機，2020（3）：73-77.

[5] 黃新平. 談汽輪機振動超標的要因與應對策略[J]. 低碳世界，2020，10（1）：96-97.

[6] 馬永成. 給水泵汽輪機振動故障診斷與處理[J]. 中國房地產業，2020（26）：278.