火電廠汽輪機運行異常振動原因剖析

李少毅

湖北華電襄陽發電有限公司

火電廠汽輪機運行異常振動原因剖析

李少毅

湖北華電襄陽發電有限公司

本文說明了研究汽輪機異常振動原因的重要性，介紹了汽輪機異常振動故障的判斷方法，對火電廠汽輪機出現異常振動的原因及解決方法進行了詳細分析，以供參考。

火力發電廠；汽輪機；異常振動；原因；解決方法

前言

在火電廠的眾多設備當中，汽輪機組的振動異常是非常常見的一種情況，為了更好的保證火電廠當中汽輪機的正常運行，我們需要對火電廠生產運行過程當中汽輪機異常振動進行分析，因為火電廠汽輪機運行過程當中發生振動的原因是非常多的，并且對于具體的原因比較難確定，所以說為電力檢修部門來提供基礎的分析依據是十分重要的，我們只有查明了原因才能夠更好進行維修。

1 研究汽輪機異常振動原因的重要性

火電廠中最重要的部分是發電機組，發電機組最重要的部分是汽輪機組。因此，汽輪機組的運行時間相對比較長，就會造成很多重要部件出現故障，這些故障很可能影響發動機組無法正常運行。在汽輪機組的眾多故障中，汽輪機異常振動是相對比較復雜的一個問題。引起汽輪機組異常振動的原因有很多，只要和機體中任何一個設備有關系的零件都有可能引起汽輪機組振動出現異常，比如：進汽參數、油質的差異以及油溫的控制等等。因此，只有分析清楚汽輪機出現異常振動的原因，才能夠有效地解決汽輪機異常振動。

2 汽輪機異常振動故障的判斷方法

汽輪機是火電廠中最重要的機械設施，導致汽輪機出現異常振動的原因有很多，同時汽輪機異常振動出現的表現也分為很多種，最常見的故障是瓦蓋震動或者轉軸出現異常變化，這些問題都可以造成異常振動故障。一旦出現汽輪機異常故障，為了能夠準確的判斷異常振動故障原因的位置，可以采用異常振動的頻率、振動穩定性、振動相位變化、相鄰軸承相位等方面作為異常振動故障判斷與查找的第一切入點。判斷汽輪機異常振動穩定性可以通過判斷汽輪機的轉速、電磁電流、溫度和時間等變化來進行判斷，從而判斷汽輪機異常振動故障的原因。汽輪機振動相位變化指的是振動相位是否存在變化，同時相鄰軸承相位關系指的是相距軸承相位是相同的還是相反的現象。除了硬件設備可能出現故障，汽輪機也可能因為設計缺陷導致異常振動故障問題。在實際的工作中，如果因為設計缺陷又無法更換汽輪機的現象，工作人員要對其機組故障點有一個全方位的了解。一旦汽輪機出現異常振動，工作人員要及時對隱患點進行排查，判斷出是否與異常振動故障有關。如果檢查出與設計缺陷隱患故障有關，要及時對其維修；如果檢測結果和設計缺陷隱患故障無關，要進行重新排查。

3 火電廠汽輪機出現異常振動的原因

3.1 轉子受熱彎曲變形

在實踐經驗總結中得知，轉子出現熱彎曲變形的原因也有很多種，但是常見的就是汽缸、轉子、軸瓦等膨脹不均，從而產生應力變形。

綜上所述轉子運行過程中氣缸會進入冷空氣，進入水汽，那么這些氣體會和氣缸產生靜摩擦和動摩擦，或是氣缸、轉子、軸瓦膨脹不均等最終都會導致發電機轉子冷卻存在著差異，這樣轉子就不可避免的發生熱變形。當轉子發生彎曲變形之后，轉輪機組就會出現異常振動，出現這一問題，可能會臨時產生危害，也可能是永久性產生危害，雖然直接后果不同，但是原因都是轉子質量偏心造成的。如果不能及時控制，引發和質量偏心類似的旋轉矢量激振力。

當轉子出現彎曲，這種彎曲會導致軸彈力不同，轉子運行中出現不平衡問題，同時出現的離心相位也不同，如果二者作用力可以相互抵消，也就是作用力大小基本相同，那么轉子的振動幅度會非常小，在專業術語中稱之為凹谷相撞，這一情況和轉子不平衡導致的動力特征存在著很大的不同。如果二者力不能相互抵消，力的大小差距很大時，就會出現嚴重的振動噪音，那么相關人員要及時進行檢修，必要時可以更換新的轉子。如果不平衡值比彎曲作用力的值大，振幅的減少量在臨界轉速之下。如果不平衡值比彎曲作用力的值小，振幅的減少量在臨界轉速之上。有此可見轉子受熱彎曲變形的危害非常大，而且故障特點明顯，因此檢修人員只要嚴格按照流程工作，提高崗位責任心，就可以及時發現問題解決問題，保證火電廠的正常運行。

3.2 氣流發生激烈振動

很多大型汽輪機出現的振動，都是由于氣流的激烈振動造成的，當出現氣流激振時會表現出以下幾個特點，第一點，汽輪機組承擔的負荷會超過一個特定的值，這樣汽輪機軸發生劇烈的振動。第二點，在強烈的振動之下，產生的頻率和高壓下的轉子頻率一致。第三點，在高壓轉子段發生氣流激振問題，末級時間過長，氣體在葉片末端出現紊亂，甚至會發生氣流激振問題，進而葉片受到不均勻氣流的沖擊出現氣流激振的問題。

3.3 設備中的油膜發生震蕩

汽輪發電機轉子在高速運轉時，就會失去之前的穩定性，因此在旋轉時需要圍繞軸線運行，還必須圍繞平衡點渦動，這樣油膜就會出現激震蕩。除此之外，還會出現半速渦動情況，例如軸線渦動頻率在轉子轉速一半時，如果半速渦動速度與轉子臨界速度相同，其就發生共振問題，導致整個設備出現嚴重的振動。

3.4 設備出現嚴重的摩擦振動

對于摩擦振動而言，主要有兩個特點，第一點在轉子熱彎曲情況下，會有新的作用力，導致不同力之間的平衡被打破，但是其主頻率還是工作頻率，在非線性因數的影響之下，會導致頻率的不同，甚至其波形會發生削頂問題，第二點，當出現這種摩擦振動后，其振動的幅度，以及相對位置會有一些波動，波動的時間也比較長。

重摩擦出現的高溫要比輕摩擦高很多，那么轉子截面溫度發生不均勻問題，當對其局部加熱后，轉子就會出現熱彎曲問題，這種情況下就會發生嚴重的振動。

4 火電廠汽輪機異常振動的具體解決方法

4.1 解決轉子熱彎曲的措施分析

保證安裝的正確性。可以使用拉鋼絲找中心法對軸線進行找正，在基礎安裝中，在縱向中心線的前后，一定要先設置預埋件，然后安裝可調整螺栓，用于鋼絲架子的掛放。然后延著縱向中心線的方向，在上面掛上鋼絲。最后進行第一次找正，先使用鋼皮尺對鋼絲離洼窩中心兩側的距離進行測量，然后對軸承座橫向的位置進行適當的調整，保證兩側距離的一致性，允許的誤差在0.05mm 左右。除此之外，在第二次測量時，在進行橫向找平時，可以使用水平儀測量，要把水平儀放到軸瓦洼窩結合面上，然后對臺板下面的斜墊鐵進行合理調整，保證其實際高低情況，保證軸承座橫向水平符合要求。第三次找正時，對整個汽輪機組進行找正。只有保證軸承安裝正確，其運行中受力均勻，就不會發生振動異常問題，有利于該設備的壽命延長。

4.2 解決氣流激振的措施

結合總結出的氣流激振特點，在解決這一問題時，可以對故障進行跟蹤調查，結合這一年工作中機組運轉的數據，尤其是振動參數，將其繪制出曲線圖，然后觀察曲線圖所發生的變化，要求在不同情況下，明確機組在氣流激振狀態下的工作情況，然后檢查中將其振動情況和總結經驗進行對比，從而分清其是否存在振動故障，有效避免出現氣流激振問題。

4.3 解決油膜振動的措施

當在汽輪機組中出現了油膜振動后，解決措施有五個，第一種，增加軸瓦比壓，有效控制油膜發生的振動。第二種，縮小軸瓦頂部的間隙，將上軸瓦的軸承合金寬度增加，這樣能有效減少振動頻率。第三種，將軸瓦和軸頸之間的接觸角度減少，當減少到一定范圍后，其振動就會減少。第四種，使用的潤滑油很關鍵，要使用動力粘度適宜的潤滑油，這樣就不會對其正常運行造成影響，軸受力就會單一，不會出現復合力導致重心變化，出現振動問題。第五種，利用平衡力原理，把設備中存在的不平衡力降到最低，當其相互平衡后，就不會發生加大位移，進而出現振動的概率降低。

4.4 解決摩擦振動問題的措施

摩擦振動是比較麻煩的，因為任何機械設備在運行過程中，都會存在摩擦力，這一問題是不可避免的。在日常檢查汽輪機的時候，或者是進行設備維修的時候，要重點對各個部件進行檢查，尤其是相互之間的摩擦情況，分析其是靜摩擦還是動摩擦。除此之外，時刻留意機組的各個零件之間是否存在著摩擦聲音，聲音不能超過一定的范圍，振動頻率也要控制在一定的限度內。如果發生嚴重的異常聲音，那么工作人員針對該設備，或者設備中的局部構件等進行維護和更換，避免相鄰的零件之間摩擦產生振動使得汽輪機組出現故障。

5 結束語

總而言之，汽輪機是發電廠重要的發電設備，它的安全運行關系著企業的正常運行，而汽輪機出現異常振動是無法避免的故障，也是經常出現的故障，因此，要做好汽輪機組的維護工作，將損失降到最低。才能確保汽輪機組的正常運行，使火電廠得到正常的運轉，從而提供高質量的電力供應。

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