汽輪機組振動過大問題探析

神華準能公司發電廠 馬鵬飛

汽輪機組振動過大問題探析

神華準能公司發電廠 馬鵬飛

一、汽輪機組振動過大問題的危害

汽輪機組在運行中振動過大，可能造成以下危害。

1. 若劇烈振動發生在機頭，有可能直接導致危急保安器動作，引起停機事故。

2. 致使汽輪機內部產生動靜摩擦。嚴重的振動還會使汽輪機內部的動靜葉片相對距離發生偏移，致使高低壓缸端部軸封發生不正常磨損。

3. 滑銷受損。過大的振動會使汽輪機的滑銷系統嚴重磨損，滑銷系統過度磨損又會直接影響到機組的正常熱力膨脹與收縮，從而引起更嚴重的事故。

4. 過大的振動會造成某些螺絲釘松脫、斷裂，引起汽輪機固定基礎松動，甚至造成機組徹底報廢。

5. 對于水冷發電機來說，振動過于劇烈會引起發電機冷卻水管斷裂或脫口，發生冷卻水大量泄漏。

6. 異常振動會使大軸發生彎曲，甚至會使發動機滑環和電刷磨損加劇、靜子槽楔松動、絕緣磨損等，造成發電機或勵磁機事故。

7. 長期的振動會使汽輪機轉動部件發生疲勞磨損，降低轉動部件的耐疲勞強度。

8. 激烈的振動會使調速系統工作不穩定，引起調速系統失常。

9. 長期的超限振動會對運行人員的身體造成危害。

二、產生汽輪機組振動過大問題的原因

汽輪機組在啟動和運行中產生振動是比較普遍的現象。引起汽輪發電機組振動過大的原因很多，但都主要與汽輪機的設計、制造、安裝、檢修和運行管理的水平息息相關。就運行管理方面來說，主要有以下兩方面的原因。

1.機組在運行中產生大軸（汽輪機與發動機軸系）的中心偏移，引起振動過大。

（1）機組啟動時，如果暖機時間不充分，引起高低壓缸受熱膨脹不均勻，或者滑銷系統卡澀，使汽缸不能自由膨脹，均會使汽缸相對轉子發生歪斜，使機組產生不正常的偏移， 引起振動超限。另外，暖機時間不充分還會引起差脹超限，產生動靜摩擦，加劇振動。

（2）機組在運行中若真空出現非正常的極速下降，將使排汽溫度升高，低壓缸和轉子膨脹不均，后軸承向上抬升，進而破壞機組的動平衡中心，引起軸系振動超限。

（3）靠背輪安裝不正確。由于汽輪機的轉子軸系是一個非常復雜的彈性系統，中心找正是一項復雜的工作，安裝時的些許疏忽就會使中心找正工作出現偏差，機組軸系中心發生偏移，導致在運行時產生振動，此種振動往往會隨機組負荷的變化而成比例變化。

（4）機組長期違規在進汽溫度超過設計規范的條件下運行。過高或過低的蒸汽參數會使汽輪機的上下缸溫差過大，膨脹收縮不均勻，極易造成機組軸系中心移位超限，引起振動超限。

（5）機組在長期的運行中，由于沒有嚴格執行運行規程的相關規定，致使大軸漂偏超限，引起軸系中心不正。

（6）汽輪機長期運行引起大軸和軸瓦的過度磨損，致使軸瓦間隙超限，也會引起汽輪機軸瓦振動超限。

2.轉子動平衡不均勻也會引起汽輪機組振動過大問題。

（1） 運行中汽輪機葉片折斷，平衡塊脫落，使轉子質量不平衡。如發電機轉子繞組松動或不平衡等，均會使轉子在運行中產生質量不平衡。轉子上出現質量不平衡時，轉子每轉一周，就要受到一次不平衡質量所產生的離心力的沖擊，這種離心力會周期作用，久而久之就會發生振動超限。

（2）水沖擊而引起振動。當鍋爐輸送的新蒸汽參數不合格時，里面混合的不飽和蒸汽中的水珠被裹挾進入汽輪機內，發生水沖擊，將造成汽輪機轉子軸向推力急劇增加，進而產生劇烈的不平衡扭矩，使轉子產生劇烈的振動。軸向推力過大甚至會燒毀推力瓦塊，破壞結合面。運行中的除氧器滿水造成軸封供汽帶水，也會使汽輪機轉子斷面冷卻變形，發生振動超限。

（3）發電機內部故障引起振動。如發電機轉子與定子之間的空氣間隙不均勻造成磁通分布不均（這類振動的主要特點就是轉子的振動會引起釘子的倍頻振動），發電機轉子繞組短路等，會使發動機內部電磁力不均衡，這樣就會引起發動機轉子振動超限影響到軸系的振動超限。

（4） 汽輪機機械安裝部件松動而引起振動。汽輪機外部零件如地腳螺絲、基礎等在長期的周期作用力下會發生松動，如果沒有及時發現，松動過于嚴重，就會引起機組振動超限。

（5）由于潤滑油壓過低或過高，潤滑油溫過高或過低，潤滑油量不足或油中帶水，使油膜難以形成，或者油膜失穩引起油膜振蕩，進而引起汽輪機振動超限。

（6）汽輪機在運行中負荷過大會使轉子和軸瓦的承受剛度超過設計剛度，致使重心偏移，使振動超限。

三、對汽輪機組振動過大問題的處理

一些振動在初期可能比較輕微，但是這種輕微的振動往往會蘊含著突變，絕對不能掉以輕心。還有一部分振動產生突然，發展迅猛，后果也往往十分嚴重，此時就應該當機立斷地停機，否則就可能造成機毀人亡。所以在汽輪機組的啟動和運行中，必須對機組的振動進行嚴密監視，采取嚴密的預防和保護措施。初期發生振動時，應立即檢查凝汽器真空、高低壓缸差脹、軸向位移、氣缸溫度變化、主汽參數、潤滑油溫油壓、推力瓦塊的溫度等參數，如若異常及時加以調整，使其恢復正常。如果振動超限，則應立即拉閘停機，防止長時間振動對設備造成重大傷害。盡可能多地及時記錄下發生振動的第一時間的各種原始數據，以便事后進行故障分析。停機后一定要等轉子溫度下降到規定值后方可停止轉子轉動，以防轉子彎曲變形。處理汽輪機振動問題時，切記不可操之過急，應及時組織有關人員全面分析產生振動的原因，排除原因后方可再次啟動。當振動過大而影響整個機組的安全運行時，就應及時拉閘停機，待檢修完成后方可重新啟動汽輪機組。

四、結論

以上僅是筆者幾年來從事汽輪機組運行工作中，對汽輪機組振動的危害、原因及處理辦法的一些總結。汽輪發電機組的大部分事故，尤其是比較嚴重的設備損壞事故，起初都在一定程度上表現出某種異常的振動，而這種輕微的振動往往得不到值班員足夠的重視，致使事故被無限放大乃至機毀人亡。因此當汽輪機組發生異常振動的時候一定要全面分析個中原委，盡可能將事故隱患消滅于萌芽階段。