汽輪機振動異常的原因及解決對策

摘 要：汽輪機組的運行狀態直接關系到城市經濟與居民用電情況，這就要求加強汽輪機組的維護及管理，文章就針對汽輪機異常振動的情況進行分析，找出原因，采取有效的排除對策。

關鍵詞：汽輪機；異常振動；監測排除

前言

汽輪機轉動產生微小振動在所難免，只要在正常規定的范圍內都屬于正常振動，這里所謂的振動是指機組振動中振幅要大于原有水平，尤其是超過允許標準的振動，就屬于異常振動。異常振動隨時可以損壞設備，輕的話導致軸系質量失衡，嚴重的話可能導致運轉癱瘓，這就要求新安裝或檢修后的機組，必須要經過測試，確定其在允許的范圍內方可投入使用，如果發現超標運轉則必須查明原因，采取必要的措施使其回到規定范圍內，方可投入正常運行。

1 導致汽輪機異常振動的原因

汽輪機組在發電事業中承擔著重要的責任，但是受到其自身運行特征的影響，工作一段時間后，設備會發生磨損是在所難免的，此時就可能導致故障，影響發電機組的工作狀態。異常振動是汽輪機最常見的故障之一，這一故障較為復雜，造成影響較大，必須要引起高度重視。影響汽輪機組振動的原因很多，與機本體有關的設備或者介質都會引起汽輪機組的振動，包括疏水、油溫、進汽參數等等。所以，分析汽輪機異常振動的原因就顯得特別重要，找到原因才能及時解決，使其恢復正常運轉。

2 汽輪機組異常振動的分析與排除措施

從當前的情況來看，氣流激振、轉子熱變形、摩擦振動等原因是導致汽輪機組異常振動的主要原因，下面就針對不同的情況采取不同的對策。

2.1 氣流激振現象及排除措施

我們看到，氣流激振呈現出：會產生較大量值的低頻分量與受運行參數的影響十分明顯，而且呈現出突發性的增大，其中以負荷最為明顯。從其產生的原因來看，主要是由于葉片受不均衡的氣體來流沖擊會導致氣流激振；相對而言，由于大型機組的末級較長，氣體在葉片膨脹末端出現氣流紊亂的情況，也可能導致汽流激振情況的出現；如果產生軸封，也會導致這一情況的出現。針對上文中提到的汽流激振特征，探究導致的因素，對其進行深入分析，詳細記錄機組振動的相關數據，同時將機組在滿負荷運動下的數據也要記錄在案，然后做出變化曲線，找出規律。然后根據具體情況調節因素，可以改變升降負荷速率，從5T/h到50T/h的給水量逐一變化的過程，然后記錄曲線發生什么變化。也可以通過改變汽輪機不同負荷狀態下高壓調速汽門重調的特點，消除氣流激振。簡單來說，就是將汽輪機組發生汽流激振情況下呈現的狀態記錄，運用低負荷變化率及避開汽流激振產生的負荷范圍，達到避免汽流激振的目的。

2.2 轉子轉熱變形導致的異常振動及排除措施

轉子在工作一段時間后，必然會產生一定的熱量，熱變形就必然會發生，機組異常振動就可能會出現，其一倍頻振幅的增加與轉子溫度及蒸汽參數相關，這一問題多產生在機組冷態啟動定速后帶負荷階段，在這一過程中，轉子的溫度攀升，材質內應力被釋放，導致轉子變熱，一倍頻振動增加，相位變化也會出現。轉子的彎曲變化非常容易導致機組振動異常。轉子的彎曲可能時臨時性的也可能時永久的，產生的危害不同，但是都同轉子質量偏心相關，所以都會引發與質量偏心類似的旋轉矢量激振力。

這一問題與質心偏離存在一定差異，軸彎曲會使兩端產生錐形運動，因此軸向就會產生較大的工頻振動。同時，轉軸彎曲過程中，由于彎曲導致的彈力與轉子不平衡產生的離心相位不同，兩者在互相作用的過程中會抵消產生的作用力，在特定的轉速下，轉軸的振幅會降低，就是說在某個轉速上，轉軸的振幅會導致一個“凹谷”，這點與不平衡轉子動力特征存在較大差異。當不平衡量大于彎曲的作用時，振幅的減少多產生在臨界轉速以下；當彎曲作用大于不平衡量時，振幅的減少多發生在臨界轉速之上。

對轉子的熱變形主要可以采取更換轉子來降低機組振動的措施，振動力產生機組消失，振動自然也就消失。

2.3 摩擦振動導致的機組振動異常及排除對策

顧名思義，摩擦振動就是由摩擦力產生的振動，從其原因來看，是由轉子熱彎曲出現了新的不平衡力，因此，工頻仍是振動的主頻，但是會受到一定的沖擊與非線性因素的影響，可能會出現少量的分頻、倍頻與高頻的情況，時而還可能出現波形“削頂”的現象。還有就是在摩擦力出現的時候，振動幅度與相位變化就會出現，會持續一段時間波動。如果摩擦嚴重波動就會停止，振幅迅速增加。最后是降速超過臨界點的時候，振動的升速會增加，在停機后轉子停止運動，此時測量大軸的晃度要明顯高于初始值。從汽輪機轉子的角度分析，摩擦力會產生抖動、渦動的問題，關鍵還是受到熱彎曲的影響。動靜摩擦發生的情況下，圓周各點受到摩擦大小不同，摩擦較大的區域溫度就會較高，影響轉子徑向截面的溫度，局部溫度攀升，轉子熱彎曲的出現，新的不平衡力就會出現，作用在轉子上導致機組振動異常。

3 強化振動監測，降低振動異常

科學的進步，經濟的發展，使得電廠現代化水平有了很大提高，200MW以上的機組多數都安裝了軸系監控裝置，實現了動態監控的目標，為振動監測提供了條件。一些小型的機組盡管也安裝了振動監測表，但是相對而言，準確性有待提高，必須要依賴攜帶型的振動表進行定期的核對。而一些中小型的機組振動監測工作則亟待完善，沒有定期的進行測試，測試的記錄也不夠完整，影響振動規定的執行。這就要求電廠明確規定測試振動的周期，提高運行現場的配置質量，建立專業的監測隊伍，按照規定進行測試并提交相關報告，做好記錄工作。在進行測試過程中如果發現振動較上次大的話，要及時將情況上報，找到原因，采取有效的排除對策，必要的情況下可以增加振動測試的次數，監測其情況。在運行過程中如果發現機組振動異常的話，要立即應用現場保管的振動表進行測試，如果測試的結果顯示增加0.05mm的時候，要迅速打閘停機。如果振動增加的頻率小于這一數值的話，但是可以聽到機組的聲響或者其他異樣的聲音，也要進行停機檢查。一般的振動增加也要及時上報，便于將危害降到最低。

4 結束語

綜上所述，我們發現，汽輪機組振動異常在所難免，關鍵是要做好測試工作，從實踐中我們不難發現，由于震動異常而產生的危害數不勝數。從生產運行的角度來說，接收了振動符合標準的機組后，必須要強化振動監督工作，實現制度化、經常化的監測目標，必須在達到規程規定的數值時第一時間做出反應，停機檢查，避免危害擴大。做好監測對比工作，找出原因，采取必要的措施降低汽輪機組振動異常對設備的危害，提高汽輪機組的運行效率，進而改善電廠工作效率。

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