汽輪機運行中的振動與有效防范方式分析

王勇

（蘭州西固熱電有限責任公司 甘肅省蘭州市 730060）

汽輪機運行中的振動與有效防范方式分析

王勇

（蘭州西固熱電有限責任公司 甘肅省蘭州市 730060）

汽輪機作為火力發電廠三大主設備之一，但在實際的運行過程中，汽輪機很容易因振動而發生相應的問題。本文主要是對汽輪機在運行過程中出現的振動進行研究，從而制定完善解決方案，以確保汽輪機安全運行。

汽輪機；振動；預防

汽輪機出在實際運行中出現問題的原因有很多，而振動又是汽輪機發展中重要的故障之一，有效的解決問題是發電廠不斷發展的主要因素。現階段，我國的電廠工作人員和研究人員也對相關的問題進行了研究，并且獲得了相應解決方法。火力發電是我國主要的發電形式，因此對這設備采取有效的保護和維修工作，才可確發電廠安全穩定的運行。

1 汽輪機振動的原因

1.1 油膜失穩

汽輪機出現油膜失穩的問題主要有兩方面：半速渦動和油膜振蕩。前者主要是指在轉子的速度小于兩倍第一臨界轉速的過程中，在提高轉速時，從較低的轉速開始，一般情況下，這種振動會逐漸向高轉速發展，也有可能達到某一轉速就會不見。但轉子轉速出現變化時，渦動的頻率也會出現變化，但是相應的轉度頻率卻沒有變化[1]。

1.2 氣流振動

出現氣流振動的原因有很多種，其中主要分為以下兩個方面：①定隙激振，受到汽輪機工作效果和功能不斷發展的影響，相應的工作人員應用了提升工作速度和增加級數的模式，級數的改變促使轉子的跨距逐漸變長，相應的臨界轉速不斷降低，從而導致轉速的提升，又促使工作效果和能力逐漸增加，以此減少了軸系統的穩定性。轉子的彎曲受到通流部分的間隙影響的，一部分變小，另一部的逐漸增大，變小的熱效率逐漸增大，變大的熱效率逐漸減少，以此導致切向力的作用在軸頸上，促使其旋轉的方向是正向。②葉輪流通部分的相互作用力。葉輪和殼體之間出現的間隙很大，只要相應的速度達到2.5倍，就會有失穩的情況。葉輪帶可以產生一定量的失穩力，當沿葉輪帶的能量守恒時，就會出現磨損，活塞式的密封流動就會出現很大的切口，而出現磨損的地方也會增加，促使進入密封的流動切向力逐漸擴大，導致一定的振動。出現這種問題時，葉輪圍帶力具備對轉子動力的穩定能力，相應的流向量就會產生一定的切向速度。氣流一般出現在數據較高的高壓轉子中。一般情況下，渦動的運行方向都是向前的，相應的軌跡呈現橢圓形或是圓形，在出現震蕩的過程中，伴隨著震蕩的不斷增加，逐漸接近偏大率，而自激振動的頻率逐漸接近轉子橫向振動的一定頻率。流體激振出現失穩的情況，轉子也會出現自激振動的狀態，最大的振幅通常不會出現在軸承的傳感器中[2]。

1.3 膨脹不均

膨脹不均造成的震動出現主要原因是受到氣缸膨脹引起的，受到阻礙的汽輪機軸承位置出現改變，導致轉子的中心產生移動，減少軸承的剛度，引起設備的振動。這種振動的主要原因分為兩種：①機組在運行的過程中出現疏水不流暢，在暖管或是暖機的過程中，一部分的疏水存留在里面，金屬受到汽水的改變，產生一定的熱量以此變形或是膨脹不均與，導致在應用的過程中出現摩擦。②在運行的過程中，受到氣溫、壓力以及蒸汽與金屬氣缸的溫度不匹配，促使轉子的受熱并不均勻，以此產生一定的變形，促使轉子和氣缸膨脹程度不一樣，以此產生了振動。

1.4 動靜摩擦

出現動靜摩擦的主要原因是轉軸的振動過大、質量不平衡、轉子彎曲、轉子偏斜、動靜間隙過于狹隘等情況。現階段，受汽輪機研究工作成果的影響，相應的動、靜間隙也在不斷縮小，摩擦的可能性也就逐漸的增加。動靜膜材質較輕也會促使汽輪機出現強大的振動，過于頻繁會造成轉軸的永久性彎曲，整體的軸系統都會受到影響，并造成相應的經濟損失。

2 汽輪機振動的防護措施

2.1 神經網絡的汽輪機振動診斷系統

神經網絡的汽輪機的診斷系統是目前剛剛研究出來的，主要依據的就是計算機信息管理模式。這種系統是模仿人腦神經系統的數字化，像人類大腦那樣進行信息的處理。汽輪機振動出現的信號進行分析原理方法和問題提出方案，依據神經網絡和Matlab軟件的信號進行管理，結合相應的識別系統。其主要分為以下幾點：①對信號收集系統進行安裝，在汽輪機的各個振動點、機械箱以及采集設備進行工作。②對信息進行收集，并將相應的信息數據收集到一個文件中，以便于進行觀測和管理。③將信號進行消除，以避免干擾，進行對小波能量的提取和保存。

2.2 油膜失穩和油膜震蕩的防護措施

在汽輪機設計過程中，需要確保其相應的軸系穩定性和系統性，在應用過程中進行檢修時，需要關注防止減少軸系穩定性的工作。對于軸承實施的防護工作是確保油膜失穩的主要模式，其相應的無量鋼承載系數為：

但應用這種方式很容易降低油膜的厚度，而且潤滑油在高溫的狀態下不斷的工作，很容易出現油質老化。

2.3 氣流激蕩的防護措施

氣流激蕩在我國實際發展的過程中出現的次數較少，但不能不關注。需要工作人員依據反漩渦的技術干擾流體的周向運轉，提升失穩的界限轉速。這種技術有很多種有效的控制手段，不會對汽輪機產生影響，依據增強軸頸在軸承中的偏心率降低振動出現頻率，最后依據改變軸承的幾何形狀，改變周向的旋流，減少相應的切向方強度，提升轉子的穩定性[3]。

2.4 其他原因的振動防護措施

膨脹不均的主要原因主要是受熱或是加熱出現的阻礙現象，解決問題的主要方式就是在實施之前，對汽輪機進行有效的檢測，觀看相應的管道是否是通暢，在實施的過程中是否有積水沒有排泄，并且注重在疏水時，有沒有疏水寄存在管道或是機體中，若是有需要清潔。主、再熱蒸氣的溫度與金屬氣缸的匹配當或是使用時間過長，需對各項機械進行檢查，進行有效的問題進行匯總，并進行數據的有效調整。動靜摩擦出現原因主要是設計不合理，造成降低了汽輪機的工作效率，對損壞零件進行有效的替換可以有效的避免動靜摩擦。自激振動出現的原因主要是參數設計不完善，需在實際應用的過程中不斷的調整數據，并且對機械進行有效的維修。轉子也需要進行定期的檢修維護和保養工作。

圖1

3 結束語

綜上所述，汽輪機的運行安全可促進電廠的安全生產，不管是零部件、設備的選型還是設備的安裝、維修工作，都需工作人員進行密切關注。雖然汽輪機工作效率在逐漸提升，汽輪機技術在不斷發展過程中，運行的穩定性也在不斷增加。但是，在實際應用的過程中，工作人員一定要注重兩者的相互平衡，確保發電廠設備的有效可靠的運行，提高供電工作的。

[1]張云忠，嚴正波，崔海波，王龍軍，朱松.汽輪機啟動中過臨界轉速前摩擦振動的防范[J].云南電力技術，2015，04.

[2]朱榮釗.汽輪機振動大的原因分析及處理[J].廣東科技，2012，24.

[3]姜 微.汽輪機運行中的振動及防止措施探討[J].中國高新技術企業，2015，36.

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1004-7344（2016）20-0217-02

2016-6-30