電廠汽輪機振動大的原因分析及處理

摘 要:汽輪發電機組是電廠系統中的重要設備。振動現象在電廠汽輪機系統普遍存在，這種現象，在一定臨界值范圍內是不可避免也是允許的。但是超過臨界值的振動會給機組乃至整個發電系統帶來安全隱患。機組的振動狀態對汽輪機組運行的可靠性影響巨大。本文探究汽輪機振動產生原因，產生危害并給出應對措施。

關鍵詞:汽輪機振動危害應對措施

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(a)-0066-01

前言

電力系統是支撐一個國家經濟發展的重要能源之一，因此，我國經濟的持續高速發展需要電力系統的穩定運行。為了保障城市經濟的發展與居民用電的穩定，加強汽輪發電機組日常保養與維護，保障城市供電已經成為了發電廠維護部門的重要任務。汽輪發電機組，在正常運行中總是不可避免的存在著振動，超過一定的臨界值之后，會給設備造成極大的危害。下面將具體的介紹振動產生的危害和振動產生的原因及解決辦法。

1 汽輪機振動產生主要原因

一般來說，汽輪機的啟停過程中產生的振動較大。汽輪發電機組在啟停過程中，當轉速達到臨界轉速時，機組出現劇烈振動，而超過這一轉速后振動又減小，恢復正常。引起汽輪發電機組振動的原因很多， 但是主要原因有制造水平不高、安裝不夠合理、檢修和運行管理水平不高，而且它們之間又是相互影響的。具體原因如下。

1.1 由于機組在運行中中心不正而引起振動。

(1)汽輪機啟動時，如暖機時間不夠，升速或加負荷太快。將引起汽缸受熱膨脹不均勻，或者調節系統有卡澀，使汽缸不能自由膨脹，均會使汽缸對轉子發生相對歪斜，機組產生不正常的位移，造成振動。

(2)機組在運行中若真空下降，將使排汽溫度升高，后軸承上抬。因而破壞機組的中心，引起振動。

(3)機組大修后靠背輪安裝不正確。中心沒有找準確，因而運行時產生振動，且此振動是隨負荷的增加而增加。

(4)機組在進汽溫度超過設計規范的條件下運行。將使其脹差和汽缸變形增加。如高壓軸封向上抬起等。這樣，會造成機組軸向位移超過允許限度，引起振動。

(5)間隙振蕩。當轉子因某種原因與汽缸不同心時，可能產生間隙振蕩，也稱為汽隙振蕩。

1.2 由于轉子質量不平衡而引起振動

(1)運行中葉片折斷，脫落或不均勻磨損、腐蝕、結垢，使轉子發生質量不平衡。 如發電機轉子繞組松動或不平衡等，均會使轉子發生質量不平衡。由上述兩個方面的原因，轉子上出現質量不平衡時，則轉子每轉一周，就要受到一次不平衡質量所產生的離心力的沖擊，這種離心力周期作用的結果，就是發生振動。

(2)轉子發生彈性彎曲而引起振動。轉子發生彎曲，即使不引起汽輪機動靜部件之間的摩擦，也會引起振動，其振動特性和由于轉子質量不平衡振動的情況類似，不同之處是這種振動顯著地表現為軸向振動，尤其當通過臨界轉速時，其軸向振幅增大得更為顯著。

(3)軸承油膜不穩定或受到破壞而引起振動。油膜不穩定或破壞，將會使軸瓦烏金很快燒毀，進而將引起因受熱而使軸頸彎曲，以致造成劇烈的振動。

(4)汽輪機內部發生摩擦而引起振動。工作葉片和導向葉片相摩擦，以及通流部分軸向間隙不夠或安裝不當;隔板彎曲，葉片變形;推力軸承工作不正常或安置不當; 軸頸或軸承烏金側向間隙太小等等，均會引起摩擦，造成振動。

(5)水沖擊而引起振動。當蒸汽中帶水進入輪機內，發生水沖擊時，將造成轉子軸向推力增大和產生很大的不平衡扭力，使轉子產生劇烈的振動，甚至燒毀推力瓦。

2 汽輪機振動產生的危害

汽輪發電機組是電廠發電系統中重要模塊，其異常振動影響著整個發電系統，嚴重時可造成電廠無法供電，影響工廠生產和人們日常生活。機組的異常振動可對機組產生以下危害。

(1)端部軸封磨損。低壓端部軸封磨損可導致密封作用破壞，使空氣漏入低壓缸中，因而破壞真空高壓端部軸封磨損使高壓缸向外漏汽增大，引起轉子局部受熱發生彎曲。蒸汽進入軸系中使潤滑油內混入水分，破壞了油膜，并引起軸瓦烏金熔化。同時漏汽損失增大，影響機組的經濟性。

(2)隔板汽封磨損。隔板汽封磨損嚴重時，將使級間漏汽增大。增加轉子上的軸向力，引起推力瓦烏金溶化。

(3)滑銷系統磨損。滑銷系統一方面固定汽輪機氣缸及軸承外殼:一方面在運行中受熱或冷卻時，保證機組可以自由膨脹或收縮。滑銷嚴重磨損時，會影響機組的正常熱膨脹，從而會引起更嚴重的事故。

(4)發電機勵磁機部件松動、損壞。

從以上幾點可以看出，異常振動直接威脅著機組的安全運行。汽輪發電機組的振動是一個比較復雜的問題，造成振動的原因很多，但是我們只要認清產生異常振動的原因，找出異常振動的表現形式，總結經驗加以分析，就能有效地解決異常振動的問題。

3 應對汽輪機異常振動的措施

如前所述，汽輪機組的異常振動影響是巨大的。通過科學實驗和現場觀察分析總結了如下應對汽輪機異常振動的措施。

(1)異常振動是汽輪發電機運轉中缺陷，隱患的綜合反映，是發生故障的信號。新安裝或檢修后的機組，必須經過試運行，測試各軸承振動及各軸承處軸振在合格標準以下，方可將機組投入運行。振動超標的則必須查找原因，采取措施將振動降到合格范圍內，才能移交生產或投入正常運行。

(2)監視措施。汽輪機應當裝設軸承振動測量裝置和大軸振動測量裝置，用于監視機組的振動情況，當振動超過允許值時， 應當發出聲光報警信號，以提醒運行人員注意，及時采取相應措施，以免造成事故。加強振動監督，對振動監測做到制度化、經常化，必須在機組振動突然增大達到規程規定值時，及時果斷地將機組停運，防止擴大損壞。

(3)利用傳感器進行有效的保護。汽輪機振動監視和保護系統以及由其所組成的信號報警系統和保護控制系統，是保護汽輪機安全運行的重要設備。機組應裝設振動保護裝置，當振動超過極限值時，發出脈沖信號去驅動保護控制電路，自動關閉主汽門，實行緊急停機，并通知工作人員，以保護機組安全。隨著機組容量的增大，汽輪機安全監視和保護就顯得更加重要，同時對汽輪機的安全監視和保護裝置動作的準確性和可靠性也提出了更高的要求。

4 結語

汽輪機組的異常振動不僅危害機組，甚至會影響整個發電系統，造成無法正常供電。因此，我們要用科學合理的方法避免或減小異常振動。在接收機組之前，應該進行嚴格的測試機組振動情況。生產運行過程中，對振動檢測要做到制度化、經常化，嚴格監控和控制機組的異常振動，對機組振動的原因要進行科學分析。

參考文獻

[1]陸頌元.汽輪發電機組振動［M］.北京:中國電力出版社，2000.

[2]陳進.機械設備振動監測與故障診斷[M].上海交通大學出版社，1999.

[3]劉峻華，黃樹紅，陸繼東．汽輪機故障診斷技術的發展與展望［J］.汽輪機技術，2004.

[4]顧晃.汽輪發電機組的振動與平衡[M].北京:中國電力出版社，1998.