熱電廠汽輪機振動成因及解決對策

（山西西山熱電有限責任公司 山西 030022）

1.前言

汽輪機作為熱電廠的重要組成部分之一，長時間的運行導致關鍵部位零件遭到了磨損，而使得汽輪機組常常發生故障，嚴重的時候會直接影響到電機組的正常工作。其中汽輪機振動是影響機組安全的一個重要因素，引起汽輪機振動的因素有很多種，因此需要根據汽輪機故障的特征進行相應的故障分析，快速排除故障。

2.熱電廠的概述

熱電廠是指在發電的同時，借助汽輪機的抽汽或者排汽進而可以供熱的火電場。而且熱電廠需要靠近熱負荷的中心和靠近人口密集的地區，為了方便給用戶供應熱能。國家對于熱電廠的要求要比同容量的普通火電廠的要求要高得多，熱電廠的結構也相對復雜一些，電熱廠采用集中供熱的方式進行運作，從而減少了煤量的使用，排污量也因此得到降低，對環境造成的污染小。目前我國的熱電廠采用動力配煤的技術，能用以解決煤電的消耗大和燃煤供應不足等問題，借此也能夠增加熱電廠的使用年限，節約資金。

3.汽輪機的概述

汽輪機在電熱廠的工作就是使蒸汽熱能轉化成機械能的旋轉式動力的機械設備。汽輪機能夠在多方面進行使用，比如說它能夠作為發電機組進行工作運轉。汽輪機的組成部分分為轉動部分和靜止部分。其中連軸器，葉輪組軸和動葉片屬于轉動的部分。而氣缸軸、承隔板和靜葉屬于靜止的部分。汽輪機工作中配套使用的機械，部分還有鍋爐和發電機，以及其他加熱器的裝置等。值得引起注意的是，汽輪機是在高溫高壓的環境下工作的，并且他是被規劃于精密類重型機械設備的范圍。進一步探究汽輪機的工作原理會發現，當鍋爐內的蒸汽傳輸到蒸汽機內部時，蒸汽會在那個時候進入過機組的噴嘴，通過這種方法，蒸汽將自身所攜帶的熱能轉化為機械能?，F代的汽輪機，相比于傳統的復式蒸汽機，汽輪機的轉速更快，連續性也比較強，這一些明顯的優勢是汽輪機的輸出功率高于復式蒸汽機的輸出功率。

4.熱電廠汽輪機振動的主要成因及對策

熱電廠汽輪機在正常的工作過程當中，因為工作環境的惡劣和高速度的運作，汽輪機往往會受到多種因素的影響，從而引起汽輪機的震動。當汽輪機的震動幅度和頻率，超出了汽輪機本身所能夠承受的范圍時便極有可能造成汽輪機的故障，甚至會引起重大事故的發生。所以找準汽輪機震動，發生的原因，并且準備好解決措施對于熱電廠來說是重中之重的任務。汽輪機振動的方向可以細分為垂直振動，橫向振動，軸向振動這三種振動模式。參考汽輪機震動的案例，得到垂直震動發生的頻率較高，橫向震動次之軸向振動發生的幾率是最小的。下面將探討汽輪機振動產生的主要原因和相關的解決對策。

(1)汽輪機在設計和制造過程中轉子裝配不合格

汽輪機中最重要的零部件是轉子，轉子使用于高速度旋轉的過程當中。但是當轉子的質心不能和旋轉的中心有一個很好的重合度的話，便會導致鉆子產生出不平衡的離心力。從而影響軸承并產生激振最后就會引起汽輪機的震動。長此以往，當轉子所產生出的離心力超出了合理的范圍之后機組會發生異常。對機組等裝置進行維修會大大增加熱電廠的生產成本，甚至會延遲生產的進度。導致這一切產生的根本原因就是在汽輪設計和制造的過程當中，鉆子裝配的質量是不達標的。這可能與該工廠的機械加工的精度有關。為了避免發生這一系列的問題，生產轉子的廠家在制造過程中必須提高制造的精準度，在裝配的過程中，也要采取相應的措施，裝配過程中有必要進行平衡試驗，裝配完成了之后，轉子出場之前的準備工作也要做到位。分別是高速和低速動平衡檢測。通過這些方法，把轉子的不平衡量控制在安全的范圍之內。

(2)汽輪機的安裝和檢修的原因

在汽輪機進行一段時間的安裝和檢修的過程中，往往會給機組帶去或多或少的影響。并且透過大量的機組振動原因得出，在進行汽輪機的安裝和檢修過程中，由于不正確的操作使得汽輪機產生振動。下面將簡要分析汽輪機震動影響較為明顯的幾個點和相關的解決措施。汽輪機主要是依靠兩端的軸承支撐整個整體。因此，當汽輪機兩端的軸承標高不處在同一個范圍的時候，軸承的負荷分配量不均勻，這就極其容易導致汽輪機振動。這就要求熱電廠在進行汽輪機的安裝時，相關要求要嚴格按照廠家的專業建議。并且結合廠里的實際情況作出合理的改動和調整。務必使得兩端的軸承要高，處在統一范圍之內。

(3)動靜間隙

在一般情況下，汽輪機的轉子在運轉和其他零部件進行工作的過程當中，會存在一定的間隙。隨著時間的推移，汽輪機在不斷運轉的過程中所存在的這些間隙會因零件磨損，變大，因此當這一些間隙超過了正常范圍之后就會使得汽輪機內的工作效率降低。最為重要的是這些間隙的范圍要控制在不大不小，因為如果間隙過小就極有可能造成動靜的摩擦。該摩擦會使得汽輪機震動發生不可控的變化，情況嚴重的話會導致震動超標，關于這一原因所引起的汽輪機震動的解決方案相對比較直接，僅需要在檢修的過程當中，合理的對隔板之間的間隙進行調整，便可以解決該問題。

(4)機組運行當中產生的振動

①汽輪機在正常的運轉中出現了震動，超標的現象是應該及時的對汽輪機內部所產生的一場音響進行細聽和尋找。并且加強對蒸汽的參數，氣缸內的溫度和真空的數值，軸承的溫度，以及軸向位移的情況進行全方位的監視，找出其中所存在的問題，并給予合理的解決。

②汽輪機在啟動或者升速時，出現有劇烈震動的現象，同時能夠比較清晰的聽到有摩擦的聲音時，需要立即停機進行全方位的檢查。現場的情況，如果僅僅是因為震動的幅度過大，首先可以通過降低轉速或者減輕負荷的方法，需要不斷試驗直到震動恢復了正常數值的時候再停止該操作。與此同時，在汽輪機恢復了正常的情況之后，再逐漸進行提速或者增加它的負荷量。如果通過該方法不能解決汽輪機異常震動的情況就需要立即進行停機，檢查并解決問題。在一切數值成正常情況下之后再進行開機。

(5)油膜震蕩

熱電廠汽輪機運轉的時候，轉子會在軸輪上進行高速的旋轉，失去其自身的穩定性從而導致的震蕩，就是俗稱的油膜自激震蕩。正常的情況下，汽輪機進行穩定的運轉時裝置是繞著軸線進行的旋轉運作，但是當汽輪機失去了自身的平衡力時，轉走，在圍繞著軸線轉動的時候，會以一個平衡點的渦動表現出來。該軸線的活動頻率一般情況下保持在轉子轉速的一半，因此被稱為半數活動，當渦動轉速和轉子的臨界轉速相重合的時候，這一個渦動的轉速會被共振放大，最終產生激烈的震動現象。油膜震蕩具有下列幾個主要特征：第一，在油膜震蕩發生了之后，振幅的增速會變得稍快，所以才會有機組激烈振動的現象。油膜發生振動的主頻率是發電機的一階臨界轉速，而且他會伴隨著轉速的升高而進行改變。并且軸承的頂軸油壓也會隨之發生劇烈的運動，所以軸承內部會有金屬撞擊的聲音，對于油膜震動的這個現象可以通過采用下列的這幾種措施進行解決。首先可以通過增加軸瓦的比壓，而且需要通過減少軸瓦頂部之間存在的間隙。該措施能有效地減少油膜震蕩發生的頻率。第二，可以通過減小軸頸與軸瓦之間的接觸角將其接觸的范圍控制在300-400um之間。第三，減少潤滑劑的動力粘度，采用平衡的方法，將轉子原有不平衡的分量降低。

(6)氣流激振

汽輪機的葉片，受到不均衡的氣體從而會導致氣流的激振，特別是大型的機組，他們的位置會比較長，氣流在葉片的末端會迅速膨脹，最終導致流道的紊亂現象發生。也是造成氣流激振產生現象的主要原因之一，在汽輪機機組的負荷超過了正常負荷量的時候，軸震動的頻率就會大大增加。氣流主要激振的部位，往往發生于高壓轉子段。所以熱電廠可采取針對性的措施，對汽輪機的氣流激振特征進行剖析，并且進行長時間的記錄與觀察，最終總結出震動數據，并且制作成組的曲線，為進行故障分析提供堅實可信的依據。汽輪機運作中需要工作人員具備能夠精準的區分和確定汽輪機的工作狀態的能力，并且能夠熟練采用減低負荷變化率的手段，在最大程度上減少氣流激振現象的產生，采用專業的相關知識對機輪機進行合理的維護，延長汽輪機的使用壽命，減少汽輪激振發生的頻率。

5.結論

綜上，引起汽輪機震動的原因更是多種多樣，因此需要熱電廠的工作人員對汽輪機的各項特征具備有全方位的了解。從而能在短時間內找出汽輪機震動的原因所在并及時給予科學合理的解決措施，減少因為汽輪機震動而帶來的經濟損失。雖然熱電廠汽輪機震動是不可避免的，但是可以盡量減少，由于人工疏忽所導致的汽輪機震動。并且將汽輪機震動的值控制在合理的范圍之內。對相關的機組工作人員集中做好檢修工作的指導，要求工作人員必須嚴格遵守正規的操作流程，及時發現問題，解決問題，保障汽輪機的安全，讓熱電廠能夠得到長期且穩定的發展。