淺析發電廠汽輪機異常振動的原因及解決措施

肖鵬+郭勇

摘 要：為了進一步確保城市經濟得到良好得發展，能夠促使企業用電實現可靠的目的，電廠是否可以正常運作是關鍵所在，而汽輪機在電廠運作中扮演著重要得角色。所以，加大汽輪機的維護力度是確保企業可以順利開展的重要途徑。基于此，本文主要從以下幾個方面進行研究，并提出合理化建議，提供給相關人士，供以借鑒。

關鍵詞：汽輪機；異常振動；故障排除；振動監測

一般情況下，就轉動機械而言，產生細微的振動是難以控制的，振動幅度小于規定范圍都可以稱之為正常振動。而本文所指的振動，簡單的說是比以往的振幅要高些，尤其是已經大于相關標準，這個時候就叫做異常振動。不管是哪種異常振動都會對設備帶來不利影響。基于此，本文從以下幾個方面進行分析，并提出合理化建議，提供給需要的朋友，僅供參考。

1 汽輪機異常振動原因

由于汽輪機組在發點企業中扮演著重要的角色。但是久而久之會因為運作時間較長亦或是關鍵部位受到損壞等因素，汽輪機組出現問題的情況時有發生，這樣就會對發電機組的順利運行帶來不利影響。由于汽輪機組出現異常振動的情況會受到諸多因素的影響，只要是和該機組接觸的任何設備都有可能會引發異常振動，例如疏水、油質等。所以，相關人員對汽輪機出現的異常情況進行分析是必要的發展趨勢，只有準確的了解產生問題的根本原因才能夠采取相應得手段解決，從而確保汽輪機組可以順利的運行。

1.1 中心不正而引起振動

1.1.1 汽輪機啟動時，如暖機時間不夠，升速或加負荷太快。將引起汽缸受熱膨脹不均勻，或者調節系統有卡澀，使汽缸不能自由膨脹，均會使汽缸對轉子發生相對歪斜，機組產生不正常的位移，造成振動。

1.1.2 機組在運行中若真空下降，將使排汽溫度升高，后軸承上抬。因而破壞機組的中心，引起振動。

1.1.3 機組大修后靠背輪安裝不正確。中心沒有找準確，因而運行時產生振動，且此振動是隨負荷的增加而增加。

1.2 轉子質量不平衡而引起振動

1.2.1 運行中葉片折斷，脫落或不均勻磨損、腐蝕、結垢，使轉子發生質量不平衡。如發電機轉子繞組松動或不平衡等，均會使轉子發生質量不平衡。由上述兩個方面的原因，轉子上出現質量不平衡時，則轉子每轉一周，就要受到一次不平衡質量所產生的離心力的沖擊，這種離心力周期作用的結果，就是發生振動。

1.2.2 轉子發生彈性彎曲而引起振動。轉子發生彎曲，即使不引起汽輪機動靜部件之間的摩擦，也會引起振動，其振動特性和由于轉子質量不平衡振動的情況類似，不同之處是這種振動顯著地表現為軸向振動，尤其當通過臨界轉速時，其軸向振幅增大得更為顯著。

1.3 汽流激振現象

一般情況下，氣流激振主要體現在以下兩個特點：第一個特點是會發生較低的低頻分量；第二是由于振動頻率的增加會致使運行所得到的參數有些顯著的效果，并且增大應當呈現出突發性的狀態，例如負荷。這個主要原因是由于葉片在經過不規則的氣流進行沖擊而出現了氣流激振得情況。就大型機組而言，因為末級較長，而氣體在葉片膨脹末端出現了流道紊亂的現象也會在某種程度上出現氣流激振的情況；軸封也會在某一時期呈現出氣流激振的情況。

1.4 轉子熱變形導致的機組異常振動

轉子熱變形引發的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉子溫度和蒸汽參數有密切關系，大都發生在機組冷態啟機定速后帶負荷階段，此時轉子溫度逐漸升高，材質內應力釋放引起轉子熱變形，一倍頻振動增大，同時可能伴隨相位變化。由于引起了轉子彎曲變形而導致機組異常振動。轉子永久性彎曲和臨時性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機理相同，都與轉子質量偏心類似，因而都會產生與質量偏心類似的旋轉矢量激振力。

1.5 摩擦振動的原因

摩擦振動的特征：一是由于轉子熱彎曲將產生新的不平衡力，因此振動信號的主頻仍為工頻，但是由于受到沖擊和一些非線性因數的影響，可能會出現少量分頻、倍頻和高頻分量，有時波形存在“削頂”現象。二是發生摩擦時，振動的幅值和相位都具有波動特性，波動持續時間可能比較長。摩擦嚴重時，幅值和相位不再波動，振幅會急劇增大。三是降速過臨界時的振動一般較正常升速時大，停機后轉子靜止時，測量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動的機理：對汽輪機轉子來講，摩擦可以產生抖動、渦動等現象，但實際有影響的主要是轉子熱彎曲。

2 汽輪機異常振動的解決措施

2.1 汽輪機組汽流激振

當汽輪機組出現問題的時候，相關人員需要做好相應的記錄，并對機組振動所產生的有關數據進行記載，還應當記載機組處于滿負荷時所產生的數據，并做出詳細的曲線圖，對曲線的基本情況有一定的了解。利用對負荷速率調整的方式，可以對某一時間段的變化情況進行掌握，并對曲線發生的改變引起重視。相關人員可以在調整汽門重調特性的同時，將氣流激振進行消除。可以理解為是在確定氣流激振得具體情況以后，所采取的相關措施，從而有效控制氣流激振得出現頻率。

2.2 轉子熱變形導致異常振動

和質心偏離產生差異的主要因素是是軸在彎曲的時候會致使兩邊呈現出錐形運動的狀態，所以在軸向還會出現一些工頻振動的情況。不僅僅如此，轉軸在彎曲的情況下，因為彎曲所形成的彈力及其轉子不平衡的出現都致使得到的離心力存在一定的差異性，兩者之間經過互相作用而出現抵消的情況，轉軸所產生的振幅能夠在某個轉速下不斷的減小，也就是在某個轉速上面出現“凹谷”的現象，這種情況和不平衡轉子動力特點存在一定的區別。當彎曲所產生的作用大于衡量的情況下，振幅的減少通常是在臨界轉速以下；而在彎曲所產生的作用小于不平衡量的情況下，振幅的減少一般都是在臨界轉速的上面。依據轉子熱變形所產生的故障處理通常采取的方法是更換另一個轉子，這樣做的目的是為了減少機組出現異常振動的概率。

2.3 利用傳感器進行有效的保護

汽輪機振動監視和保護系統以及由其所組成的信號報警系統和保護控制系統，是保護汽輪機安全運行的重要設備。機組應裝設振動保護裝置，當振動超過極限值時，發出脈沖信號去驅動保護控制電路，自動關閉主汽門，實行緊急停機，并通知工作人員，以保護機組安全。

3 結論

總而言之，汽輪機組出現異常振動的情況下，不但會對機組自身帶來不利影響，而且還會對發電系統帶來一定的損失，致使該系統無法順利供電。所以，相關人員一定要采取恰當的手段減少發生異常振動出現的概率。在接收機組的前期階段，應當對機組得具體狀況做好詳細的檢查。在實際生產的時候，還應當對產生異常振動的情況進行分析，從而確保供電的順利運作。

參考文獻

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