汽輪機運行振動危害與解決措施

崔成濱

(哈爾濱電氣股份有限公司蒸汽發電事業部，哈爾濱 150028)

對于汽輪機而言，其是否處于正常的運行狀態往往可以通過汽輪機的實際振動情況加以判斷，若汽輪機在正常運行過程中發生了異常振動問題，那么則可以說明該汽輪機組在長時間的運行過程中出現了故障。而造成汽輪機異常振動的原因較多，要想確保汽輪機的安全穩定運行，切實提高汽輪機運行效率，就必須要避免汽輪機出現異常振動問題，使汽輪機運行振動處于可被允許的臨界值范圍內。

1 汽輪機異常振動帶來的危害

若汽輪機在日常運行過程中出現了異常振動問題，不僅會給整個生產系統帶來巨大的安全隱患，同時也有可能迫使整條生產線停產，從而影響企業的工作進度，會帶來不可預計的經濟損失。例如，汽輪機的異常振動會導致軸封磨損，破壞密封作用，使水分混入到軸系潤滑油中。一旦油膜被破壞，就會融化軸瓦烏金，加大漏氣損失，會影響到整個汽輪機組的經濟性能。汽輪機的異常振動會導致隔板汽封磨損，增大級間漏汽，同時加大轉子的軸向力，繼而引發推力瓦烏金發生熔化。汽輪機的異常振動會導致滑銷系統出現嚴重磨損問題，進而影響整個汽輪機組正常的熱膨脹，會引發更為嚴重的運行故障。汽輪機的異常振動會導致發電機的勵磁機部件出現松動、損壞等問題，會威脅到整個汽輪機組的安全穩定運行。汽輪機的振動問題本身就是一個相對復雜的情況，要想切實有效解決異常振動問題，就必須要認清汽輪機異常振動帶來的危害以及引發汽輪機異常振動的實際原因和表現形式，并進行深入研究和總結，以保證汽輪機的運行安全。

2 汽輪機異常振動的原因

汽輪機在正常運行過程中出現振動問題是不可避免的，但若汽輪機組出現劇烈的異常振動問題，那么就說明汽輪機組存在缺陷問題。制造水平、安裝施工、運行檢修、監督管理，等等，這些都有可能引發異常振動問題，而且這些問題之間又是相互作用、相互影響的。要想及時、有效地進行故障排除，就必須優先掌握引發汽輪機異常故障的常見原因。

2.1 因中心不正而引發的異常振動問題

發生中心不正的原因主要有以下幾點：第一，汽輪機在啟動過程中因為暖機的時間不足，直接升速后負荷增加太快，導致氣缸受熱后膨脹不均勻，調節系統存在卡澀問題，以至于汽缸無法自由膨脹，會與轉子發生相對性歪斜，汽輪機組產生了不正常的移位問題，從而引發汽輪機異常振動。第二，汽輪機組經歷過大修理后，在安裝靠背輪時存在問題，以至于中心位置沒有找準，在運行過程中產生了振動問題，說明此時產生的汽輪機異常振動情況是伴隨著負荷的不斷增加而增加。第三，若汽輪機組在進汽溫度遠遠超過設計標準的實際條件下運行，就會增加脹差與氣缸的變形風險，以至于汽輪機軸向位移超出被允許的限度，從而引發汽輪機異常振動問題。第四，當轉子因為某些原因和汽缸不同心時，極易發生間隙振蕩問題，從而導致汽輪機異常振動問題。

2.2 因轉子質量不平衡而引發的異常振動問題

第一，如果汽輪機在運行過程中發生葉片折斷、脫落等問題，造成轉子質量不平衡，以至于轉子每旋轉一周就會受到一次不平衡質量的離心力沖擊影響，最終體現的結果便是異常振動。第二，汽輪機在運行過程中，當轉子發生彈性彎曲，即便不會引起動靜部件發生摩擦也會導致異常振動問題的出現。這種振動特性與轉子質量不平衡的振動情況類似，不同點就在于軸向振動較為突出，特別是當汽輪機超過臨界轉速時軸向振動幅度會大幅增加。第三，汽輪機軸承油膜不夠穩定，甚至出現了破壞現象，以至于軸瓦烏金很快被燒毀，繼而導致軸頸因為受熱而發生彎曲，于是出現了劇烈振動的問題。第四，由于汽輪機內部的動靜葉片發生相互摩擦，通流部分的軸向間隙不夠，隔板出現彎曲，迫使葉片發生變形，推力軸承的安置不當，內部部件引發摩擦問題，從而導致異常振動的發生。第五，汽輪機內部發生水沖擊，增大了轉子的軸向推力，產生了較大的不平衡扭力，導致汽輪機轉子發生異常振動，甚至會將推力瓦燒毀。

3 汽輪機異常振動的解決措施

3.1 做好汽輪機的安裝與檢修工作

異常振動是汽輪機在運行過程中發生的一種缺陷性問題，所以，在安裝與檢修汽輪機組的過程中，應該先做好汽輪機組的試運行工作，確保汽輪機組的各項振動指標都滿足標準需求后方可允許進行投入使用。在安裝過程中，切記找準汽輪機組的中心位置，與轉子相對，不能存在位移問題。同時，要做好汽輪機的定期檢修工作，制訂科學合理的檢修計劃，避免汽輪機存在安全隱患問題。若汽輪機在運行過程中發生異常振動問題，必須要及時找出原因，確保將振動降至允許范圍內之后方可繼續投入運行。在汽輪機的啟動過程中，要保證足夠的暖機時間，并保證汽輪機運行條件符合設計標準。

3.2 加強對汽輪機的振動監督

加強對汽輪機的振動監督，及時發現異常振動問題，并給予針對性的解決措施，這是降低汽輪機異常振動幅度的關鍵。為此，應該為汽輪機安裝軸承振動測量裝置、大軸振動測量裝置，以此對汽輪機組在實際運行過程中的振動情況加以監督。若汽輪機出現異常振動，超過了臨界值，測量裝置就會發出報警信號，提醒工作人員進行維修，甚至是采取停機處理，以免損失進一步擴大。

3.3 安裝振動保護裝置

振動保護裝置是由汽輪機振動監控系統、保護系統、信號報警系統組合而成的一種保護汽輪機安全穩定運行的重要設備。這種振動保護裝置與測量裝置相似，當振動超過臨界值時都可以發出報警信號，而不同點在于保護裝置能夠發出脈沖信號驅動保護控制電路，使其能夠自動關閉主汽門，以達到緊急停機的目的。近年來，隨著汽輪機組容量的不斷加大，安裝測量與保護裝置的重要性也越來越突出。為此，在今后的工作中，還要加強對安全監視與保護裝置動作準確性的研究工作，使保護動作能夠更加科學、可靠。

4 結語

雖然振動現象在汽輪機運行過程中普遍存在，是不可避免的，也是被允許的，但如果振動過大，那只能說明汽輪機組存在著明顯的缺陷問題。汽輪機在異常振動的作用下，不僅會造成汽輪機組各個零部件之間的連接發生松動，更會削弱氣缸、軸承座以及基座之間的連接剛度，從而使振動愈發加劇，最終迫使汽輪機組停機。正因如此，及時有效地找出汽輪機異常振動的實際原因并給予行之有效的解決對策則成為了確保汽輪機安全穩定運行的重要手段。在安裝汽輪機組之前，必須要對汽輪機組的實際振動情況進行嚴格測試，嚴格監督與防控汽輪機組的異常振動問題，控制好振動臨界值，以保證汽輪機的安全穩定運行。