熱電廠汽輪機異常振動故障分析

于欣

摘 要：汽輪機作為發電系統的重要組成部分，其故障率的減少對于整個系統都有著重要的意義。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。文章對汽輪機異常振動故障進行分析研究。

關鍵詞：熱電廠；汽輪機；振動

1 汽輪機概述

汽輪機的廣泛發展與使用，對各個行業發展有著極其重要的影響和作用，所以對其進行定期故障檢查是極其必要的，汽輪機穩定、安全運行不僅僅可以減免不必要的損失，更加能夠創造巨大的社會效益及經濟效益。汽輪機從某種意義上來講，其工作原理就是將蒸汽熱能轉化為機械熱能，也稱之為蒸汽透平。現階段針對汽輪機故障診斷的技術主要有以下幾種：機械振動；轉子動力學；現代測量等信息的處理與模擬，利用計算機技術建立完善的監測系統。

1.1 軸承的軸向振動

（1）彎曲的轉子在旋轉時，軸頸產生偏轉，軸頸在軸瓦內的油膜承力中心沿軸向隨轉速發生周期性變化，從而引起軸承座的軸向振動。（2）軸瓦受力中心跟軸承座幾何中心不重合。（3）軸承座不穩固。撓曲的轉子在旋轉時，將力圖使軸瓦及軸承座作相應的偏轉，但軸承無法追隨軸頸的偏轉只能形成軸向振動。在一階臨界轉速附近轉子兩個軸承的軸向振動相位相反。而在二階臨界轉速附近轉子兩個軸承的軸向振動相位則相同。

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。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

汽輪機在正常作業情況下，往往會因各種原因而產生振動現象，一旦振動幅度及頻率超出汽輪機所承受的限定數值，就很可能造成故障的發生，嚴重時將損害汽輪機，甚至會造成重大安全事故的發生。從汽輪機振動方式上可以分為以下三種：一是垂直振動；二是橫向振動；三是軸向振動。每種振動在發生時都具有其獨特的振動特點，垂直振動是汽輪機振動比較常見的一種，且發生頻率較高，通常情況下振動數值較大；橫向振動時有發生，但所產生的影響較小；軸向振動是發生頻率最小的振動。下面針對汽輪機振動產生的幾種原因進行詳細的分析與總結：

2.1 設計制造原因

轉子作為汽輪機機械部件的重要組成部門，對汽輪機作業有著極其重要影響和作用，轉子質量的好壞以及安裝對汽輪機軸承旋轉有著十分重要的作用。從一定意義上而言，轉子在作業過程中必須保證與旋轉中心相吻合，保證離心力的平衡。但是在實際操作過程中，轉子作業很難與旋轉中心重合，進而影響離心力的平衡，使其機組作業出現振動現象，從這一角度而言，汽輪機產生振動的主要原因則是轉子在設計安裝過程中并不符合規定標準要求且質量不達標。轉子不平衡作業的原因有很多種，其中包括生產廠家對于機械加工的不精準，導致一部分轉子質量不合格在安裝過程中不能與旋轉中心保持一致。所以，為避免上述原因的發生，就必須針對生產廠家在制造過程中進行嚴格檢查，提升機械加工的精準度，保證其質量。與此同時，還要進行階段式的平衡試驗測試，以確保轉子在裝配過程中可以達到質量要求，將平衡量控制在一定范圍內。

2.2 安裝及檢修原因

汽輪機在安裝、維修過程中可能也會引起機組振動，嚴重的錯誤安裝以及維修不僅僅會對機組作業產生極其大的影響，甚至會對整個汽輪機的使用構成一定地威脅，最終導致汽輪機無法使用。下面就針對于汽輪機安裝及檢修所產生的汽輪機振動現象進行簡要分析，并提出合理化的解決措施。

（1）軸承標高。軸承對汽輪機兩端的支撐有著極其重要的作用，所以在進行汽輪機安裝與檢修過程中，必須按照規定要求進行軸承標高的設定，同時還要結合具體實際情況進行軸承測試，將兩端的高度設定在軸承可承受的范圍之內，確保汽輪機兩端的軸承標高是一致的，這樣才能避免因軸承負荷超重而引起汽輪機振動現象的發生。（2）動靜間隙。嚴格意義上來講，汽輪機轉子作業與氣缸零部件之間必須存在一定縫隙，這樣才能有效保證汽輪機的正常運行，但是隨著汽輪機作業時間越來越長，這種縫隙將逐漸變大，當縫隙超出規定范圍，則會降低汽輪機的作業效率。但同時，也不能縮短其縫隙的大小，縫隙太小的話會引起靜態摩擦，這一變化的發生將導致汽輪機機組作業發生變化，進而出現振動現象，嚴重的將有損于汽輪機的使用。所以，在進行檢修過程中就要對汽輪機隔板及端部間隙進行調整，從而避免此種現象的發生。

2.3 機組運行中產生的振動

（1）汽輪機機組正常作業情況下，如果出現了突然振動的現象且振動情況十分嚴重的話，此時就要對汽輪機內部進行進行詳細的檢查，并針對主要參數如蒸汽參數、真空參數、軸承溫度、潤滑油溫度、油壓等數值進行檢查，根據問題所產生的原因進行詳細的分析與總結，并找出合理方法。（2）汽輪機機組在升降以及負荷作業過程中，如果出現振動劇烈比較嚴重的現象，且能夠很清晰的聽見軸封等位置的摩擦聲，就必須停止作業進行檢查，振動過大可能是由降低轉速以及負荷超重所導致，針對這兩方面加以解決就可以恢復機組的正常運行。當機組運行一段時間后，要對其進行觀察一段時間，確保穩定后，振動現象完全消失，即可。如若振動現象并未消減，此時就要針對整個機組進行檢查找出原因并加以解決。（3）轉子熱變形。轉子熱變形所引發的振動與一倍頻振幅、轉子溫度有著密切的關系，大多數情況下，機組在冷態啟機定速后其負荷會增加，進而轉子溫度會逐漸升高，材料自身內應力釋放的熱量會加速轉子溫度的提升，進而產生變形等現象。與此同時，一倍頻振動也會相應的改變，進而影響相位的變化。轉子主要分為兩種不同的機組故障；一是永久性彎曲；二是臨時性彎曲。但是無論是那種機組轉子出現故障，他們的故障原理都是相同的，都與轉子偏心類似，致使在旋轉過程中由于偏心而出現矢量激振動現象，此時將大大增大工頻振動的次數。針對以上種種故障原因可以通過更換轉子降低機組振動，確保汽輪機可以正常作業。

3 結束語

綜上所述，汽輪機在作業過程中其振動并不能完全消失或是避免，只能是通過有效的方式加以控制，將振動數值控制在相應地規定范圍內，防止振動現象的逐漸擴大。與此同時，相關機組人員還要對汽輪機進行定期檢查，嚴格按照規定安裝及維修，將整個機組的運行情況掌握其中，一旦發現問題及時解決。汽輪機組人員在檢修過程中絕對不能馬虎了事，針對各零部件嚴格檢查維修，這樣才恩能從根本上確保汽輪機的安全及可靠運行。

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