電廠汽輪機組振動問題研究與處理措施

樊偉民

（國能太原第一熱電有限責任公司，山西 太原 030021）

0 引言

汽輪機按照不同的結構、原理以及用途等分為較多種類，其中高溫高壓汽輪機的實際應用較為廣泛，近年來高溫高壓汽輪機的進口參數已經得到妥當的改善，但仍然對軸承系統存在較為強烈的干擾，導致軸承系統面臨彎曲或損壞的風險，可能會在經濟方面造成較大損失。尤其是在蒸氣分配較為復雜時，新蒸氣會對調節葉片造成一定的阻力，因此需要軸承系統具備更強的穩定性。因此可以說，軸承的穩定性直接影響汽輪機組的穩定性，軸承對于振動十分敏感，若機組振動現象超過所允許的范圍，則會導致機組運行停止，大大降低了電廠的工作效率。

1 電廠汽輪機組振動問題的特點

1.1 轉子質量不均衡導致的問題特點

轉子質量不均衡是電廠汽輪機組出現振動問題的主要原因之一。不同轉子之間的質量也存在一定的差異，轉子的質量會直接影響汽輪機組的整體性能。若轉子出現彎曲情況，但未及時發現，則無法迅速將汽輪機組從彎曲狀態中調整出來，在運轉過程中機組零件產生摩擦，從而使加工對象與導向板之間摩擦力變大。若此時未進行合理的調度控制，則會導致汽輪機葉片出現變形或膜片出現彎曲，從而直接引發振動問題。并且，汽輪機組在運行過程中，其速度越快，離心力也就越大，其振動問題也將更加嚴重。對于在軸的方向上出現軸、軸襯或軸承等的振動現象，需要提前在相應位置設置電阻，從而便于對振動幅度的評估。安裝動態軸承時若未按照要求，也可能導致出現振動問題。

1.2 軸系無法對中導致的問題特點

電廠汽輪機組在運行過程中，對驅動軸系統的穩定性有較高要求，為防止出現較為強烈的振動問題，需要將相應的零件進行合理安裝。在實際運行過程中，若發現側向反射均勻程度不高，或驅動軸與安裝要求的位置之間存在明顯差別，需要及時對安裝位置進行調整。因驅動軸系統無法對中而導致產生的振動有以下特征：在將兩個相鄰驅動軸分別安裝于其對應的軸承部件時，兩個相鄰的驅動軸之間若存在一定程度的偏移或出現傾斜的狀況，則會導致汽輪機組產生振動問題。由此可以看出，軸承無法對中也可以體現出汽輪機組在運行過程中存在一定軸承偏差情況。為檢查出這種振動問題，可以根據實際情況，對汽輪機組的兩半聯軸器的外圓和開口偏差等進行測量和評定，從而判斷是否存在軸系無法對中而導致的振動故障。

1.3 油膜振蕩導致的問題特點

由于汽輪機組在電廠中屬于較為重要的設備之一，因此若汽輪機組工作穩定性不足，則會導致電廠發電工作整體不夠穩定。在汽輪機組出現振動初期，應迅速掌握其振動幅度，并隨時進行監督和記錄，若發現振動存在不穩定性，需要及時對數據情況進行匯總并分析。若汽輪機運轉過程中，轉子失去相應的穩定性，則會導致汽輪機組振動混亂，振幅加大。此時則會由于汽輪機組振動的混亂性導致油膜震蕩的出現。這種油膜震蕩導致的振動主要具有頻率低、振幅小的特點。在這一前提之下，若汽輪機組的運行轉動速度達到初級臨界速度的2倍，則汽輪機組產生的低頻振動與初級臨界速度相同步。也可以說，當產生共振影響時，汽輪設備所產生的低頻振動會被放大，頻率得到大幅度提高，從而出現油膜振動。再結合實際情況進行分析可以得知，若汽輪機組發生油膜振動，則會導致其轉速變大，共振范圍變廣。千斤頂軸中的液壓壓力較低、汽輪機組使用的潤滑劑之中含有雜質都可能產生油膜振動[1]。

2 電廠汽輪機組振動問題原因分析

2.1 中心不正導致振動問題

（1）當汽輪機組啟動開始運行時，若未留出足夠的時間進行機器預熱，則會導致汽輪機組升速過快，或產生較大的負荷，使得整個設備自身的調節系統出現問題，或汽缸體在持續加熱過程中的膨脹不均勻，并結合汽輪機組中的滑動銷系統發揮固定作用，導致氣缸在膨脹之后難以順利運轉，汽輪機內部轉子出現歪斜，機組出現移位狀況，最終導致非正常振動的產生。這也是目前汽輪機組振動問題產生的最主要原因。

（2）汽輪機組在設計的過程中通常嚴格規定了其入口溫度，但若在實際應用中未嚴格按照規定操作或運行，則會導致汽輪機內部膨脹、汽缸出現變形。此時若將高壓軸封抬高，則會導致汽輪機組整體產生軸向移動，當汽輪機的真空度降低時，溫度提高，則會導致軸承上移，移動幅度超過了允許發生的范圍，則在整個汽輪機組中產生振動問題。

（3）在全方位檢查并維修汽輪機組后，相關工作人員應進行靠背輪的安裝工作，并在安裝過程中檢查聯軸器的中心點是否正確。若安裝操作出現失誤，則會導致在設備負載逐漸加大的過程中設備出現較大幅度的振動問題，嚴重時可能會造成設備出現損壞[2]。

2.2 轉子質量不均衡導致振動問題

2.2.1 由于內部轉子彈性彎曲所導致的振動

在汽輪機組運轉過程中，若葉片出現破裂、損壞、腐蝕等情況，則會導致轉子不平衡進而引發彎曲情況。由于彈性彎曲力不斷作用于轉子上，則會導致汽輪機組出現振動情況。在轉子彎曲后，即使未與汽輪機內部的其他零件發生摩擦，也會導致振動的產生。轉子彈性彎曲所導致的振動問題與質量不平衡所導致的振動問題有相似之處，主要區別于：這類振動通常為軸向振動，當汽輪機運轉速度超過規定值后，其振幅也會有所增加。

2.2.2 由于油膜損壞或不穩定所導致的振動

當電廠汽輪機組長時間、高負荷運轉后，軸承油膜的穩固性會降低，甚至遭受一定程度的破壞，油膜破壞后會導致汽輪機組中軸承襯套的黑金燃燒，進而受損，致使軸承在受熱后產生彎曲，最終形成汽輪機組整體的異常振動問題。

2.2.3 由于汽輪機組內部零件互相摩擦所導致的振動

導致這類振動問題產生的原因主要是由于汽輪機之間存在較多內部構建，在運轉過程中葉片之間出現摩擦，流通軸向錯誤或預留的空隙不夠，以及葉片、隔膜均出現變形等現象，都會導致汽輪機內部出現構建摩擦，從而導致異常振動問題的產生[3]。

3 電廠汽輪機組振動問題解決對策

根據大量實際應用結果表明，電廠汽輪機組若在日常工作中常常出現振動問題，則會降低其實際應用效果，影響電廠整體經濟效益，嚴重時甚至會對設備的安全以及操作人員的生命安全造成損害。更加重要的是，汽輪機組的振動往往是突然發生的，并且會造成一定程度的危害，導致設備在實際應用過程中的安全性降低，影響電廠日常工作的實際開展。為此，電廠管理人員應給予汽輪機組振動問題足夠的重視，積極采取相關對策進行預防控制以及解決，具體措施如下：

3.1 建立完善的監控制度

為及時發現汽輪機組所存在的振動問題，相關管理人員應為汽輪機組配備相應的振動測量裝置，隨時監測軸承以及軸的振動情況，應全天候指派專門監控人員進行看管，避免出現監控死角，從而確保對汽輪機組振動問題的監控具備一定的全面性。在監測到振動問題產生時，應利用相關的警報裝置及時發出警報，從而警告相關技術人員，從而采取科學有效的措施對振動問題進行解決，從而有效避免安全事故的發生。除了對于突發情況的監控之外，還應做好日常的汽輪機組管理工作，技術人員應養成科學操作設備的意識，日常對設備進行維護維修，避免安全事故產生。

3.2 采取科學的保護措施

除了及時發現汽輪機組的振動問題并采取措施進行解決之外，還應對汽輪機組形成一定的保護措施。可以采取一定的防振裝置，當汽輪機組的振動符合允許的范圍之內時，防振裝置不會進行干預，當實際的振動幅度超出允許范圍后，防振裝置應發射脈沖信號，對整個機組回路形成保護，在掌握實際振動情況后擁有可以操控關閉主蒸汽閥的權限，進行緊急停機操作。這樣的保護措施可以在振動問題發生后，以最快速度進行解決，保護汽輪機組的整體性能不受影響，仍然可以投入后續生產之中，使其對汽輪機組的保護程度最大化[4]。

3.3 進行技術創新

在電廠日常工作開展的過程中，為提高生產效率，確保生產設備發揮最大效果，相關技術人員可以對生產所需技術進行一定的創新和改造。現階段，在日常工作開展時，工作人員通常采取直接啟動模式控制設備，但是這種控制方法會對設備產生一定的損傷，并且比較容易導致振動問題的產生，因此可以對設備的控制模式進行以下創新：

第一，為解決中心不正所導致的轉子熱彎曲問題，可以及時更換新的轉子，確保新轉子在使用過程中不會產生異常振動，從而不會導致汽輪機組的整體振動問題。第二，為解決轉子質量不均勻問題，應隨時查看汽輪機組的振動數據并進行計算和分析，從而掌握機組的負載數據，進而得知使汽輪機組產生振動問題的工作模式，采取降低負載、避開氣流激振的負載范圍等策略，有效避免氣流激振帶來的汽輪機組振動問題。第三，為解決軸系不對稱的問題，應隨時關注汽輪機組運行狀況，當發現異常狀況時，應及時檢查設備中各零件情況，若發現零件出現磨損應及時進行更換，避免零件摩擦所產生的汽輪機組振動[5]。

4 結語

隨著近年來我國社會經濟和科技水平的不斷提高，我國電廠普遍取得了較大的進步。電廠中絕大部分工作都要依托于汽輪機組的使用，汽輪機組在實際運行過程中常常出現損壞，嚴重時甚至導致安全事故的發生，汽輪機組發生安全事故很大一部分原因是機組出現振動問題。為改善這一情況，相關工作人員應深入分析汽輪機組振動產生的原因，并且有針對性地制定措施進行改善，以從根本上徹底解決電廠汽輪機組振動問題，促進電廠健康、長久地可持續發展。