熱電廠汽輪機振動原因分析及對策

劉 寧

摘要 汽輪機是熱電廠中較為重要的設備之一，其肩負著發電任務。由于汽輪機一般都處于長時間運轉，從而很容易造成重要零部件出現磨損，一旦磨損情況嚴重時，便會引起機組振動，甚至會影響汽輪機的正常運行。振動是汽輪機常見故障，造成汽輪機振動的原因較多也相對比較復雜。為確保機組的安全、可靠運行，必須針對振動產生的原因采取相應的對策予以解決。基于此點，本文首先對汽輪機進行概述，并在此基礎上提出熱電廠汽輪機振動原因分析及處理對策。

關鍵詞 熱電廠；汽輪機；振動

中圖分類號TK261 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）67-0093-02

1 汽輪機概述

汽輪機又被稱為蒸汽透平，是一種可以將蒸汽熱能轉換成機械能的旋轉式動力機械設備。其常被作為發電機組使用，有時也被當做壓縮機、風機等的驅動裝置使用。

1.1 工作原理

汽輪機的具體工作原理是當來自于鍋爐中的蒸汽進入到汽輪機以后，蒸汽會按照一定次序經過機組內的噴嘴和動葉，同時將蒸汽本身的熱能逐步轉化為供汽輪機轉子旋轉的機械能。

1.2 結構部件及配套設備

汽輪機通常都是由兩大部分組成，一部分是轉動部分，即轉子，主要部件有聯軸器、葉輪、主軸以及動葉片等；另一部分是靜止部分，即靜子，具體部件包括汽缸、軸承、隔板、汽封、靜葉柵以及進汽部分等。由于汽輪機一般都是在高溫和高壓的條件下以較高的轉速進行工作的，所以其屬于精密類重型機械設備，與之配套的設備主要有鍋爐、發電機、加熱器、凝汽裝置以及泵等。

1.3 汽輪機的特點

與傳統的往復式蒸汽機相比較，汽輪機具有蒸汽流動速度高、連續性好、單位面積中所能經過的蒸汽流量大等優點，所以其能夠發出的功率要遠遠大于往復式蒸汽機。對于大功率的汽輪機來講，可采用較高的蒸汽溫度和壓力，故此其熱效率也相對較高。自汽輪機問世以來，很多專家學者都將研究的重點放在提高汽輪機的安全性、可靠性以及耐用性等方面上。伴隨著科技水平的不斷提高，現如今的汽輪機在整體性能已經非常優良，并且已成為各大熱電廠中重要的發電機組。

2 熱電廠汽輪機振動原因分析及處理對策

汽輪機在正常運轉過程中，常會由于各種原因的影響，引起汽輪機振動，一旦振動幅度和頻率超出限定值，便有可能造成汽輪機故障，嚴重時還有可能導致重大事故發生。按照汽輪機振動的方向可將振動分為垂直振動、橫向振動以及軸向振動三種，其中又以垂直振動較為常見，振動值也相對較大，橫向振動時有發生，軸向振動發生幾率較小。可將汽輪機振動產生的原因歸納為以下幾種。

2.1 設計制造原因

汽輪機中的轉子屬于一個高速旋轉的機械部件，若是轉子的質心不能與旋轉中心很好重合的話，則會因轉子不平衡而產生出離心力，其會對軸承產生激振，進而引起汽輪機振動，當離心力達到一定程度時，機組便會出現振動異常。導致這一情況的主要原因是汽輪機設計制造過程中轉子裝配質量不合格。造成汽輪機轉子不平衡的主要原因是生產廠家的機械加工精度不足，也有一部分是由于裝配質量不合格而引起的。為解決這一問題，廠家在生產制造過程中，必須提高加工精度，并且應采取相應的措施確保裝配質量。應在裝配過程中對每一級葉片都進行動平衡試驗，轉子全部裝配完成后，還應在出廠前進行高速和低速動平衡檢測，以此來將轉子的不平衡量控制在合格的范圍內。

2.2 安裝及檢修原因

汽輪機的安裝和檢修過程中都會對機組造成非常大的影響，通過對大量機組振動的原因進行分析后得知，很大一部分汽輪機振動都是由于安裝和檢修不當造成的。下面簡要介紹一下對汽輪機振動影響較為明顯的幾個方面及其相應的處理措施。

1）軸承標高。汽輪機兩端主要是依靠軸承來予以支撐的，當兩端軸承的標高不在同一范圍內時，便會導致軸承的負荷分配出現不合理的情況，此時很容易引起汽輪機振動。對于這一問題的處理措施是，在汽輪機安裝和檢修的過程中，應按照生產廠家的建議，并結合本單位的具體情況對軸承標高進行調整，使兩端軸承的標高相一致；

2）動靜間隙。通常情況下，汽輪機轉子與氣缸等零部件之間都存在一定的間隙。隨著汽輪機的不停運轉，這些間隙便會因磨損而增大，當間隙超過一定范圍時，便會導致汽輪機的內效率降低。但這些間隙又不能太小，不然容易引起動靜摩擦，而這一情況會使汽輪機振動發生變化，最終會造成振動超標。對于這一原因引起的振動解決措施比較簡單，只需要在檢修的過程中合理對隔板汽封以及端部汽封的間隙進行調整即可。

2.3 機組運行中產生的振動

1）如果汽輪機在正常運行中出現振動加劇的情況，應對汽輪機內部發出的聲音進行仔細傾聽，并加強對蒸汽參數、氣缸溫度、真空值、軸承溫度、軸向位移以及潤滑油溫和油壓等的監視，找出具體原因后，采取相應的措施予以解決；

2）如果汽輪機在啟動升速或是帶負荷運轉的過程中出現劇烈震動，并且能夠清楚地聽到通流或軸封位置有摩擦聲時，必須立即進行停機檢查。若僅是振動稍大，則可通過降低轉速或負荷的方法予以解決，直到振動恢復正常為止，同時應保持在這一轉速及負荷下運行一段時間后，再進行提速或增大負荷。若是這樣仍無法完全消除振動的話，必須立即進行停機直至查明原因并解決后方可開機運行；

3）如果汽輪機在正常運行過程中出現異響或是非正常振動，應當先采取降低負荷的方法看能否完全消除振動和異響，若是能夠消除則表明機組本身無異常。要是振動過于強烈并伴隨有金屬摩擦聲，必須采取破壞真空緊急停機，否則很容易引起嚴重事故。

3 結論

總而言之，熱電廠汽輪機振動是無法完全消除的，但卻可以通過各種相應的措施將振動值控制在一定的范圍內。為盡可能避免振動情況的不斷增大，要求機組運行人員應嚴格遵守操作規程，并對機組進行嚴密的監視，這樣能夠及時發現問題。同時檢修人員應做好檢修工作，盡量避免在檢修過程中發生馬虎、大意等情況，以此來確保檢修質量，進而保障汽輪機安全、可靠運行。

參考文獻

[1]鄭宏權，鮑建國.汽輪機振動的故障特征分析及處理[J].冶金動力，2008(6).

[2]張艾萍，韓炳文，暴麗，葉榮學.某大型汽輪機組工頻振動原因的分析與處理[J].上海海運學院學報，2010(22).

[3]張洪奎.大慶石化公司熱電廠1號汽輪發電機組振動分析及處理[J].熱力發電，2009(5).

[4]曾琦.330MW汽輪機單多閥切換時軸承振動原因分析[J].華電技術，2011(33).