淺析火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因及改善措施

高尚超

（江蘇大唐國(guó)際呂四發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇 啟東226246）

1 火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的概述

1.1 火電廠汽輪機(jī)振動(dòng)的概念

當(dāng)汽輪機(jī)內(nèi)部的部件偏離其固定的平衡位置時(shí)，物體相應(yīng)的動(dòng)能和位能就會(huì)發(fā)生變化，出現(xiàn)反復(fù)性的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象就是振動(dòng)。一般情況下，我們可以將火電廠汽輪機(jī)的振動(dòng)分為兩種，即自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)，這種分類(lèi)主要是考慮到?jīng)_擊力的差別，而在描述汽輪機(jī)振動(dòng)的幅度和大小時(shí)我們主要可以采用振幅、方向、相位和頻率等參數(shù)，根據(jù)汽輪機(jī)振動(dòng)的大小我們一般將振幅分為單向振幅和雙向振幅；而其振動(dòng)方向主要包括扭轉(zhuǎn)、橫向和軸向三種；振動(dòng)的相位就是指出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象時(shí)振動(dòng)信號(hào)最大值與轉(zhuǎn)子某一點(diǎn)的相對(duì)位置；在特定時(shí)間內(nèi)汽輪機(jī)的振動(dòng)次數(shù)就是頻率。

1.2 火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的危害

當(dāng)汽輪機(jī)設(shè)備的振幅是處于合理的范圍值時(shí)，火電廠汽輪機(jī)的正常運(yùn)行并不會(huì)受到振幅的影響，然而如果汽輪機(jī)是處于異常振動(dòng)的狀態(tài)，那么就會(huì)大大的影響火電廠發(fā)電機(jī)組的安全性，并且還會(huì)降低火電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。所以，火電廠運(yùn)行設(shè)備維護(hù)和檢修工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是汽輪機(jī)的異常振動(dòng)，具體來(lái)說(shuō)，火電廠汽輪機(jī)的異常振動(dòng)主要有三個(gè)方面的危害：第一，如果汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)處于異常振動(dòng)中，當(dāng)振動(dòng)的幅度超過(guò)正常值達(dá)到一定范圍后，機(jī)組之間連接部位的零件就可能出現(xiàn)松動(dòng)的現(xiàn)象，機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)故障的概率就大大提升了；第二，當(dāng)汽輪機(jī)異常振動(dòng)更為明顯后，隨著發(fā)電機(jī)與機(jī)組支撐零件的摩擦力不斷提升，這就可能會(huì)損壞汽輪機(jī)的本體結(jié)構(gòu)，降低了汽輪機(jī)的使用壽命；第三，汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)的情況時(shí)還會(huì)降低火電廠的發(fā)電質(zhì)量和發(fā)電效率，從而也大大降低了火電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2 火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的判斷方法

作為火電廠正常經(jīng)營(yíng)過(guò)程中的重要設(shè)備，汽輪機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)能夠大大提升火電廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的效率。但是在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，很多因素都可能會(huì)影響到汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，并可能伴隨出現(xiàn)異常振動(dòng)的問(wèn)題，異常振動(dòng)這一故障的出現(xiàn)不但可能會(huì)損壞設(shè)備，還可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。所以，當(dāng)發(fā)現(xiàn)火電廠汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)及時(shí)篩查出現(xiàn)異常振動(dòng)的原因并及時(shí)的制定出有針對(duì)性的改善措施，在判斷汽輪機(jī)的異常振動(dòng)時(shí)，我們可以從振動(dòng)的相位變化、振動(dòng)的穩(wěn)定性、振動(dòng)的頻率以及相鄰軸承的相位變化等方面來(lái)考慮，一般情況下，在判斷汽輪機(jī)的振動(dòng)相位變化時(shí)，我們主要針對(duì)的是汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)故障時(shí)相位是否發(fā)生變化以及發(fā)生變化時(shí)具體的變化范圍；而判斷汽輪機(jī)異常振動(dòng)的穩(wěn)定性時(shí)則主要要參考相應(yīng)的參數(shù)，如振動(dòng)現(xiàn)象的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、持續(xù)時(shí)間、勵(lì)磁電流強(qiáng)度以及汽輪機(jī)的表面溫度等；汽輪機(jī)的振動(dòng)頻率主要分為1/2X、1X 和2X 三種，當(dāng)出現(xiàn)不同的頻率時(shí)就會(huì)對(duì)應(yīng)特定的產(chǎn)生原因；根據(jù)相鄰的軸承是否出現(xiàn)了相同或是反相現(xiàn)象來(lái)判斷相鄰軸承的相位變化。另外，當(dāng)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就不夠科學(xué)合理時(shí)，那么在其運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)的問(wèn)題，而要想有效的杜絕這一問(wèn)題，相關(guān)的技術(shù)人員就必須能夠全面掌握汽輪機(jī)組的故障點(diǎn)，一旦汽輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)了類(lèi)似故障，應(yīng)能夠判斷出該故障的出現(xiàn)是否與所設(shè)置的故障點(diǎn)有關(guān)，如果確實(shí)是由于故障點(diǎn)導(dǎo)致的，那么就應(yīng)及時(shí)的處理故障點(diǎn)。

3 火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因及改善對(duì)策

3.1 油膜振蕩引起的振動(dòng)及改善對(duì)策

油膜振蕩的問(wèn)題在設(shè)備啟動(dòng)和升速的過(guò)程中是最容易出現(xiàn)的，其原因是在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，軸承油膜上的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子會(huì)高速旋轉(zhuǎn)，加大了油膜承受的荷載，一旦破壞了設(shè)備初始的穩(wěn)定性就會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)的情況。轉(zhuǎn)子如果運(yùn)行的狀態(tài)是不穩(wěn)定的，就會(huì)提升軸頸旋轉(zhuǎn)線的速度，轉(zhuǎn)子與軸承之間的摩擦損耗需求量增大，油膜壓力增加的過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)振蕩，汽輪機(jī)的振動(dòng)也會(huì)升高，當(dāng)振動(dòng)的頻率升高到第一臨界轉(zhuǎn)速的兩倍時(shí)，振幅和渦動(dòng)隨之會(huì)受到影響，也會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)強(qiáng)烈跳動(dòng)的現(xiàn)象。而要想有效避免這類(lèi)異常振動(dòng)問(wèn)題的出現(xiàn)，應(yīng)重點(diǎn)提升汽輪機(jī)軸承和轉(zhuǎn)子這兩個(gè)結(jié)構(gòu)的可靠性，潤(rùn)滑油應(yīng)與汽輪機(jī)的型號(hào)相適應(yīng)，在軸承和轉(zhuǎn)子的位置上滴上潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑動(dòng)力粘度能夠有效降低，也能有效避免出現(xiàn)潤(rùn)滑油分布不均勻的問(wèn)題。

使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)耗費(fèi)不少手機(jī)流量，給學(xué)生帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，會(huì)引起學(xué)生的反感，這個(gè)問(wèn)題是網(wǎng)站平臺(tái)推廣的又一個(gè)障礙。

3.2 摩擦引起的汽輪機(jī)異常振動(dòng)及改善對(duì)策

如果火電廠汽輪機(jī)設(shè)備的異常振動(dòng)是由于摩擦振動(dòng)引起的，轉(zhuǎn)子的熱運(yùn)動(dòng)就勢(shì)必會(huì)對(duì)整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響，汽輪機(jī)的振動(dòng)過(guò)程子會(huì)產(chǎn)生一定的平衡力，此時(shí)工頻仍然是振動(dòng)信號(hào)的主頻，那么對(duì)于汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)是很難去區(qū)分它的的高頻、分頻和倍頻的，并可能伴隨削頂故障的發(fā)生，并損壞汽輪機(jī)的本體。另外，如果汽輪機(jī)的異常振動(dòng)是由于摩擦導(dǎo)致的，其整個(gè)過(guò)程往往要很長(zhǎng)時(shí)間，振幅會(huì)大幅度的提升，也會(huì)提升摩擦所產(chǎn)生的臨界速度，汽輪機(jī)設(shè)備會(huì)受到嚴(yán)重的破壞。汽輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程是不可能完全避免摩擦振動(dòng)的，要想盡可能的降低摩擦振動(dòng)的影響，相關(guān)人員就必須采取減小摩擦的方法，有些連接的部位摩擦力較大，應(yīng)定期的更換潤(rùn)滑油；可及時(shí)的維護(hù)或是更換使用時(shí)間較長(zhǎng)的部件，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的維護(hù)和保養(yǎng)，從而最大限度的降低摩擦震動(dòng)對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備的影響。

隨著汽輪機(jī)組的轉(zhuǎn)子速度不斷的提升，材質(zhì)的內(nèi)應(yīng)力會(huì)隨之不斷釋放，那么轉(zhuǎn)子就會(huì)出現(xiàn)熱變形的現(xiàn)象，大大的提升了汽輪機(jī)的振幅，此時(shí)相位也會(huì)發(fā)生變化，這就導(dǎo)致了汽輪機(jī)異常振動(dòng)問(wèn)題的出現(xiàn)。有很多因素都可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱變形的現(xiàn)象，如發(fā)電子轉(zhuǎn)子未均勻冷卻、氣缸進(jìn)水和中心孔進(jìn)油等因素，為了有效的避免轉(zhuǎn)子熱變形而引起的異常振動(dòng)對(duì)機(jī)組的危害，建議應(yīng)定期的更換轉(zhuǎn)子。另外，相關(guān)工作人員還應(yīng)定期清理中心孔內(nèi)的油，防止油進(jìn)入到中心孔中，確保汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子排氣孔是能夠與外界連接的。在此操作過(guò)程中，油可能是通過(guò)排氣孔或是轉(zhuǎn)子孔的堵頭進(jìn)入到中心孔中，不過(guò)進(jìn)入的途徑還有其他，通過(guò)轉(zhuǎn)子的前面也可以進(jìn)入到中心孔中，所以，在工作人員安裝汽輪機(jī)的過(guò)程中，為避免油進(jìn)入到中心孔中，我們就應(yīng)采取一些有針對(duì)性的措施，從而保證汽輪機(jī)整個(gè)機(jī)組設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 轉(zhuǎn)子熱變形引起的汽輪機(jī)異常振動(dòng)及改善對(duì)策

慢性阻塞性肺疾病在中醫(yī)學(xué)中是喘證、咳嗽、哮病等多種肺系疾病進(jìn)展成的“肺脹”，中醫(yī)學(xué)者多認(rèn)為本病是因久病肺虛、肺不斂降、痰濁潴留、氣還肺間、肺氣脹滿，復(fù)感外邪所致[8-10]。慢性阻塞性肺疾病患者病程遷延，日久可累及腎臟、脾臟等，導(dǎo)致腎臟、肺臟、脾臟虧虛，而脾肺腎三臟氣化功能失調(diào)，可致痰濁水濕內(nèi)停，逐漸成瘀，最終形成血瘀、痰濁、水飲交錯(cuò)相雜的病癥。其中，穩(wěn)定期慢性阻塞性肺疾病屬于本虛標(biāo)實(shí)之癥，并以虛癥為主，往往兼雜痰濕、血瘀。

旭日初起，帶露的幽草，葉片上掛滿七彩寶石在旋轉(zhuǎn)，清晨的宇宙是新娘，大草原是綴滿珠寶的嫁衣，這是天趣。且看云比人還忙呀！一座山峰飛進(jìn)云里，云又故意推山出來(lái)；一座山峰飛出云外，云又急忙拉山進(jìn)去，云跟山糾來(lái)纏去，低空的云總像要挾著山一齊飛似的，這也是天趣。

3.4 氣流激振引起的汽輪機(jī)異常振動(dòng)及改善對(duì)策

在我國(guó)火電廠的運(yùn)行階段，汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)也可能是由于氣流激振問(wèn)題而引起的。一般情況下，這種原因?qū)е碌漠惓Ｕ駝?dòng)主要具有以下幾個(gè)特征：首先，當(dāng)出現(xiàn)氣流激振現(xiàn)象時(shí)，其低頻分量的數(shù)值會(huì)出現(xiàn)異常的增大，其次，由于各類(lèi)運(yùn)行參數(shù)對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生的影響，增大了汽輪機(jī)相關(guān)部分的負(fù)荷和振幅，從而損傷汽輪機(jī)的本體。相關(guān)工作人員在遇到因氣流激振而引起的振動(dòng)故障時(shí)，可以適當(dāng)調(diào)整不同負(fù)荷狀態(tài)下汽輪機(jī)高壓進(jìn)氣門(mén)的特性，盡可能的避免氣流激振現(xiàn)象的發(fā)生。也應(yīng)嚴(yán)格把控設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中汽輪機(jī)負(fù)荷氣壓的變化情況，有效預(yù)防氣流激振的情況出現(xiàn)，從而大大的降低汽輪出現(xiàn)異常振動(dòng)故障的概率。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上的論述，我們對(duì)火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的概述、火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的判斷方法及火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因及改善對(duì)策三個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)是有多種因素導(dǎo)致的，當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)這類(lèi)故障時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)科學(xué)的判斷汽輪機(jī)異常振動(dòng)的本質(zhì)，同時(shí)全面的分析導(dǎo)致異常振動(dòng)故障出現(xiàn)的原因，制定出有針對(duì)性的改善對(duì)策，建立完善的設(shè)備檢修制度，盡可能的降低汽輪機(jī)異常振動(dòng)出現(xiàn)的概率，從而提升火電廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。