汽輪機運行振動危害與解決措施

牛威豪

摘要：隨著現代技術發展，機械設備內部的精密程度越來越高，內部零件耦合狀態的要求也更加明顯。一旦某個零部件發生故障，將會影響整個生產鏈。對于汽輪機來說，可以通過觀察其振動情況來判斷內部零件是否出現松動和發生故障。若汽輪機出現振動過大，則表明該汽輪機出現故障，必須立即診斷維修。影響汽輪機振動的因素有很多，因此，準確排查故障原因，給出解決措施，對企業有著重要意義。

關鍵詞：汽輪機運行;振動危害;解決措施

1汽輪機運行振動的危害

（1）汽輪機熱經濟性降低。汽封間隙量與汽輪機熱經濟性之間有直接關聯。汽輪機振動過大會導致汽封間隙變大，造成汽輪機熱經濟性降低。

（2）造成動靜部分和支撐部件損壞。在機組異常振動情況下，動靜部分發生摩擦，造成端部軸封磨損。此外，過大的振動也會造成葉片、葉輪和密封瓦等部件出現疲勞，導致軸瓦烏金龜裂。

（3）造成連接部件松動。當汽輪機發生異常振動時，會引發汽輪機的軸承、主油泵和渦輪等部件發生共振現象，造成連接螺栓松動、地腳螺栓斷裂，最終機組發生故障。

（4）造成設備事故。汽輪機振動過大會引起調速系統的不穩定，進而發生調速系統事故，甚至可能危急遮斷器，導致其操作失誤，造成事故停機。此外，過大振動也會導致發電機勵磁機部件松動、損壞。

2故障特點

2.1轉子質量不均衡

轉子質量不平衡引起的離心力或激振力是發電廠最重要的振動問題之一。轉子質量可以分為幾類，但它會直接影響系統的性能。例如，如果由于轉子彎曲而不能及時調整裝置的彎曲狀態，則會發生零件的摩擦，導致工件與導板之間的摩擦增大。調度控制不當會導致汽輪機葉片變形和隔板彎曲，從而引起振動問題。這樣，汽輪機的振動就會隨著轉速的提高而增大，離心力也隨之增大。對于軸向振動的某些變化，必須預先設置阻力，以評估振幅。根據動態軸承安裝的具體要求，嚴重的操作錯誤或其他現象可能會導致明顯的振動問題。總之，在汽輪機組運行過程中，如果軸承系統的重力相關剛度始終保持穩定，機組在運行初期的振幅會進一步增大，機組的振動也會逐漸表現出相同的頻率特性。

2.2軸系不能對中

火電廠汽輪機組在運行過程中，對傳動軸系統有著嚴格的要求。為避免劇烈振動，必須在相鄰位置安裝相應的零件。在實際操作中，如果橫向反射不均勻或根據軸和安裝要求有明顯偏差，則必須相應調整位置。傳動軸系統故障引起的振動問題具有明顯的特點。

在相鄰兩根軸安裝在相應軸承部件上的前提下，相鄰兩根軸的偏差和傾斜很容易引起汽輪機的振動。因此，軸承找正故障問題在一定程度上反映了汽輪機組運行中的軸承跑偏問題。針對這種振動損傷現象，有必要根據實際情況對汽輪機組外圈和兩個半聯軸器的開度偏差進行測量、評定和調整。

2.3油膜振蕩

汽輪機是電廠發電設備的重要組成部分。其工作階段的不穩定性將影響整個發電過程。在汽輪機組振動階段，必須事先了解振動的幅值。如有不穩定等現象，應及時匯總數據，按定值控制轉速。如果汽輪機轉子在運行過程中不穩定，其振動將非常混亂，振幅將進一步增大。油膜振動主要是機組嚴重失穩引起的，振動頻率與轉速之比為1.2。此時，即使裝置的速度增加，相應的振動頻率也保持在恒定狀態。這類振動故障的主要特征是低頻振動和小振幅振動。在此前提下，當汽輪機運行轉速高于一次臨界轉速的兩倍時，機組產生的低頻振動轉速將與一次臨界轉速同步。也就是說，當接收到共振系數時，汽輪機的低頻振動會有一定程度的放大，頻率會增加，變成油膜振動。油膜振動與千斤頂軸內液壓不足和工作時潤滑油中的雜質有關，其突出特點是低頻振動。考慮到振動頻率的要求，應根據實際經驗調整相應的振幅，避免劇烈振動。

3汽輪機運行振動的解決措施

3.1重視汽輪機的安裝與檢修

汽輪機在安裝、檢修過程中，因操作不當，汽輪機在以后運行中發生異常振動的概率很大。這是因為工作人員的失誤可能會造成異步振動、轉子中心不對中、墊鐵與臺板存在間隙等現象。因此，為確保汽輪機正常運行，首先是在安裝過程中，找準汽輪機組的中心位置，切忌出現位移。其次是定期安排檢修工作，排查安全隱患，出現常見的故障特征，要立即采取緊急維修措施。最后是在安裝或檢修后必須進行試運行，當汽輪機各項指標都滿足使用需求且不出現故障特征時，方可移交生產或投入使用。汽輪機在運行過程中，若發生異常振動，必須及時找出原因，只有當振動控制在合理范圍后，才能繼續生產。此外，汽輪機在開始生產前，要先進行暖機，提高其在運行過程中的穩定性。

3.2科學有效的保護措施

電廠汽輪機機組必須配備防振裝置，允許在操作期間實際振動參數值超出允許范圍時，該裝置充分利用脈沖信號，從而實現對整個回路傳動的全面保護，并允許主蒸汽閥自動關閉操作。它可以在發生振動問題時隨時關閉并盡可能保護整個汽輪機設備的性能。為了確保汽輪機的有效應用，實際中可以構建一個完整的保護系統來了解每個設備的信息。考慮到安裝過程的特殊要求，有必要在設備中安裝防振設備。如果超出規定范圍，則在發送脈沖信號后將保護控制電路。為了正確保護設備，首次關閉設備后有必要以信號傳輸的形式通知員工。

3.3加強對汽輪機的振動監視

為確保汽輪機正常運轉，對汽輪機的振動監視工作必不可少，這是預防汽輪機異常振動的關鍵。例如，通過安裝軸承振動測量裝置、大軸振動測量裝置來檢測汽輪機振動情況。這類裝置能夠對汽輪機的振動情況產生反饋，當汽輪機振動頻率超過設定值時，裝置會發出警報，從而以最快速度通知維修人員進行搶修，必要時停機處理，防止機組損壞擴大。

3.4利用傳感器加強對汽輪機的保護

一套完善的振動保護裝置包含多種傳感器，例如，位移傳感器、溫度傳感器、重力傳感器、角度傳感器以及壓力傳感器等。利用這些傳感器能夠組成監控系統、保護系統和信號報警系統，這些系統又組合在一起，成為保護汽輪機安全運行的重要設備。當汽輪機振動超過臨界值時，裝置能夠發出脈沖信號，實現主汽門的自動關閉，汽輪機的緊急停機。近年，隨著各行各業都在開展自動化控制，保護裝置對汽輪機的重要性不言而喻。因此，企業要加強對保護裝置自動化的研究力度，不斷提升保護動作的安全性和可靠性。

3.5進行技術創新

在電廠管理過程中，可以進行適當的技術改造。在設備工作階段，主要使用直接啟動模式。該控制方法對設備是高度磨蝕的，并且非常容易振動。考慮到其特殊性，有必要提前進行技術創新。

（1）解決轉子熱彎曲的問題。主要方法是及時更換新轉子，新的轉子不會產生異常振動，而汽輪機則不會因此被誘發。

（2）解決轉子質量不均的問題。在調整了機組的振動數據之后，可以掌握機組的負載數據并確定引起氣流激發振動的機組的工作狀態。通過減小負載變化率并避免氣流激勵的負載范圍，可以避免氣流激勵。

（3）解決軸不對稱的方法。一旦發生異常情況，必須及時調整每個設備并更換零件，避免摩擦和振動。

結論

振動現象普遍存在于汽輪機運行中且無法被消除，但應將振動控制在合理范圍內。若機組振動過大，會導致零部件松動，降低軸承與基座間的連接剛度，危急整個電力供汽系統，最終被迫停機。因此，工作人員要熟知汽輪機振動故障現象，及時找出振動原因，采取科學合理的手段來減小振動，確保汽輪機安全穩定運行。

參考文獻：

[1]高尚超.淺析火電廠汽輪機異常振動的原因及改善措施[J].科學技術創新，2020（9）：32-33.

[2]薄利明.探究汽輪機異常振動的分析和治理[J].科學技術創新，2020（2）：178-180.

[3]陳振峰.火力發電廠大型汽輪機振動異常分析及故障判斷[J].山東工業技術，2019（4）：181.