火電廠汽輪機異常振動原因及解決對策分析

楊騰

摘 要：火電廠的正常運轉，與汽輪機的工作息息相關，但是在汽輪正常運轉的過程中，總是會出現這樣或者那樣的問題，汽輪機出現故障，會導致區域內的供電停止，嚴重的將會導致安全事故。為此，加大對火電廠汽輪機異常因素的研究，通過對相關因素的了解，采取有效地解決措施。技術人員通過對問題的研究，還可以判斷火電廠汽輪機運轉的工作狀態，促進火電廠的發展，因此，本文就煮幾方面進行了一系列的研究分析。

關鍵詞：火電廠 異常振動 振動原因

引言

想要了解到汽輪機工作中異常振動的原因還比較復雜，需要考慮運轉中的各個重要因素，其中涉及的方面有僅有的參數、有的性質和質量、有問的變化等方面都將會嚴重影響汽輪機的運轉。這就要求檢修人員根據不同的振動狀況，分析其中的原因，然后就相關問題及時有效的采取相應的針對性措施，提高火電廠的汽輪檢修效率。

1、運行中機組振動發生顯著變化的故障2+I激振原因

1.1這類故障最常見的激振原因是機組在運行中轉動部件飛脫（如汽輪機轉子掉葉片），多數發生在中小容量的機組上。機組除正常發電外，還擔負著供熱和電網調蜂等任務，此運行方式給機組的安全穩定運行帶來一定影響。

主要特點振動頻率主要以基頻為主，振動矢量發生較大變化，而振動幅值不一定都有明顯的反映。因為部灃飛脫對振動的影響主要決定于飛脫部件的質量、所處的半徑軸向位置與原始不平衡的夾角等。對25～50MW機組的汽輪機轉子來說，若飛脫部件所處半徑為0.5m，而且在轉子兩端，在3O00r/mln下，其影響系數大約為20-40～m/kg。

2、轉子存在熱不平衡的故障

2.1 激振原因這類故障較為常見的激振原因是由轉子受熱后平衡狀態惡化所至，近幾年在多臺機組上時有發生，如呼和浩特發電廠5號機、包頭第一熱電 廠2號機、7號機、包頭第二熱電廠3號機、烏拉山發電廠3號機、海勃灣發電廠2號機等都發生過此類故障。

2.2 振動特點機組在空載（3000r/rain）下振動不大，隨著有功負荷或勵磁電流的增加振動逐漸變大，當有功負荷或磁電流減小時，振動并不立即減小，而是在穩定一段時間后才逐漸減小，這種現象表明振動與機組受熱狀態有關 ，明顯地包含了一個隨有功負荷增加而加大的熱量。熱變量是指轉子受熱后振動的變 化量。這種熱變量有兩種表現形式：一種是隨空負荷下振動的減小而減小或消 失。[1]處理這種熱變量比較簡單，只要調整軸系平衡降低空載振動即可。但是產生 這種熱變量的原因目前尚不清楚，有待于進一步研究；另一種熱變量與負荷下振 動大小無明顯的關系，或雖然有關但把空負荷下振動：機組振動與受熱狀態的關 系降低后熱變量仍然較大。產生這種熱變量的原因對于中小容量的機組可能是 汽缸受熱后膨脹不暢所至，而對于容量較大的機組主要是轉子存在熱不平衡所 至，轉子存在熱不平衡的直接后果是產生熱彎曲，熱彎曲導致振動的機理是眾所 周知的。

3、運行因素

3.1 轉子彎曲。汽輪機轉子如果存在材質不均勻的情況，在高速運轉受熱后會發生彈性熱彎曲，導致不可逆形變；汽輪機啟動時，如果盤車或暖機不充分，上下缸溫度差異大 ，轉子橫截面內溫度場分布不均，也會因彈性熱彎曲而出現不可逆形變 。

3.2 機組啟動。汽輪機從啟動到正常運轉的這段時間內，各金屬構件及管道導熱均處于一個不穩定的狀態 ，期間容易受到各種機械應力、熱應力的作用而產生振動、形變以及復雜的熱膨脹效應。此外，機組冷態啟動與熱態啟動 的操作步驟存在差異，若人為混淆可能導致機組強烈振動。例如，某廠-660MW汽輪機組在冷啟動時 ，操作人員未待 缸體充分膨脹便過早結束低速沖轉，導致機組在通過臨界轉速時發生劇烈振動 ，最后突破閥值而發生跳機。

3.3 潤滑油溫。油溫與軸瓦間油膜的形成息息相關，而油膜對轉子穩定性具有至關重要的影響。油溫過高會導致潤滑油粘度下降，不利于軸瓦內油膜的形成，進而引起轉子系統干摩擦。溫度過低會導致潤滑油粘度超標，引起油壓下降，進而引 起轉子振動的加劇。

4、電廠汽輪機組振動問題的解決措施

4.1 汽流激振故障解決措施 針對汽輪機組汽流激振的特征，其故障分析要通過長時 間（一年以上）記錄每次機組振動的數據，連同機組滿負荷 時的數據記錄，做出成組曲線，觀察曲線變化情況。簡單的 說就是確定機組產生汽流激振的工作狀態，采用減低負荷變 化率和避開產生汽流激振的負荷范圍的方式避免汽流激振。

4.2 提高安裝精度 軸系連接要盡量做到平直、同心。轉子水平放置時，會由于自重作用而產生微弱的靜撓曲，故轉子安裝完之后，應確保各轉子軸線構成一平滑的曲線，否則會導致軸承本身負載的不一致 ，降低轉子運行的平穩性。在實際安裝過程中，應根據軸承的具體方位來確定曲線的實際方位 ，務必使 整個轉子呈一連續的光滑曲線。精確安裝軸承，汽輪機組中使用了很多的可傾瓦軸承 ，這類軸承的特點是穩定性極強 ，并且可以有效地緩解油膜振動。在安裝過程中，應確保軸承蓋與軸瓦之間的緊力滿足設計要求。提高軸承座安裝精度。軸承座安裝應當結合圖紙要求及相關規范進行嚴格把關，根據實際需要，安裝時可予以多次測量 ，求得加權平均值。同時應注意，軸承座幾何中心應與軸頸承力中心保持重合。

4.3 控制油膜振蕩 應使用優質潤滑油 ，確保油的粘度、壓力、濕度等達到相關指標要求。當前國內使用較多的汽輪機油有32號與46號兩種，其中32號油的粘度性能要優于46號油。調整潤滑油進油溫度。以300MW汽輪 機組為例，一般要求潤滑油的溫度在40℃～45℃之間，保持該溫度區間既能降低潤滑油粘度，又不會造成油壓下降。[4]控制軸承間隙。實踐經驗表明，如果軸瓦頂隙過大 ，會造成穩定性大幅下降，因此要盡可能地減小軸瓦頂部間隙。目前比較常用的做法是修刮軸瓦中分面，將圓筒軸瓦變為橢圓軸瓦，將橢圓軸瓦的橢圓度加大，將三油楔軸瓦變為橢圓與三油楔混合型軸瓦，以此增加上瓦的油膜力，減小軸頸上浮高度，進而增強軸瓦穩定性。一般情況下，橢圓軸瓦及三油楔軸瓦的頂隙宜保持在軸頸直徑的0.1% ～0.13%，具體取值應視軸頸直徑大小而定，直徑較大則取上限值，反之則取下限值。對于圓筒軸瓦，在當前的汽輪機組中已極少采用，少數使用的圓筒軸瓦實質上應當屬于橢圓軸瓦的范疇，其頂隙與側隙已經十分接近，如果這類軸瓦發生自激振蕩，應將頂隙縮減到軸頸直徑的0.12%～0.15%，防止因頂隙過小而造成鎢金溫度的異常升高。加強排查檢修汽輪機轉子運行過程中，由于受到高溫、高壓、潮濕、高速旋轉等復雜工況的影響，很容易發生故障。因此，必須加強轉子故障的排查檢修，盡早發現問題并予以維修或換新，防止因轉子振動而造成整個機組的故障。

結束語

綜上所述，電廠汽輪機組產生振動的原因是多種多樣 的，在實際的工作之中我們應該結合實際的工作環境，深入 剖析振動產生的原因，在此基礎上提出相應的解決措施，只 有這樣才能保證措施的有效性，從而保證電廠汽輪機組的正 常運行，促進我國電力事業的快速發展，為人們的生活和生 產提供更為穩定的電力供應。

參考文獻

[1]趙華.火電廠汽輪機異常振動故障排查技術分析[J].黑龍江科技信息，2015，（24）：39-40. [2017-09-06].

[2]殷富倫.淺談火電廠汽輪機異常振動原因及處理措施[J].科技創新與應用，2015，（27）：163.[2017-09-06].endprint