工業汽輪機振動故障的分析與處理措施研究

劉棟輝

摘 要：隨著經濟的發展，我國的工業化生產水平正在逐漸提高。汽輪機是工業生產中的重要設備，其運行容易受到環境和其他設備系統的影響。在工業汽輪機的運行過程中，振動故障是最為常見的故障類型之一，對工業生產的正常運行和人身安全有著重要的影響。本文以工業汽輪機為主要研究對象，著重對工業汽輪機的振動故障產生原因和處理措施進行研究。

關鍵詞：汽輪機;振動故障;故障處理

前言：隨著工業的發展，汽輪機在工業生產中發揮著越來越重要的作用。汽輪機是工業生產的原動力，在現階段我國的工業生產中，蒸汽輪機是大多數工業生產應用的汽輪機類型。在汽輪機的運行中，振動故障對汽輪機乃至整個工業的生產過程都會產生重要的影響，要想對工業汽輪機的振動故障進行處理以保證工業生產的正常進行，首先就要了解工業汽輪機振動故障的產生原因及危害。

1 工業汽輪機振動故障原因及危害

1.1 汽輪機設計制造工藝水平限制

汽輪機能夠在工業中得到廣泛的應用就是因為汽輪機能夠提高能源的利用率，并且具有較高的轉速和較大的功率適用范圍，運行平穩，能夠滿足現代化工業生產的需要。在工業用汽輪機的運行過程中，發生振動故障的最主要原因是汽輪機受到設計制造工藝水平的限制，導致組成汽輪機的零部件的加工精度與汽輪機的理想運行狀態有所差別[1]，且安裝過程也會存在一定誤差，這樣導致汽輪機在運行過程中極易發生振動異常，比如轉子在運行過程中，由于汽流激振使轉子產生位移，與氣缸發生偏移形成漩渦，漩渦的流動引起的轉子振動，進而帶動整個汽輪機出現振動，影響工業的生產效率。

1.2 油膜失穩

油膜失穩也是引起工業用汽輪機振動故障的主要原因之一。油膜失穩主要可以分為兩種情況，一種是油膜渦動，一種是油膜振蕩。油膜渦動出現在滑動軸承支撐的軸系當中，滑動軸承受動載荷時，軸徑隨著載荷的變化而發生位置的改變，位置改變的過程中產生慣性力，這個慣性力也變成一種載荷，并且是一種動載荷。軸徑在外載荷的作用下，其中心線相當于軸承中心偏移了一定的距離而運動，當繼續施加一擾動力，軸頸中心將再次改變位置，最終回到原先的位置或在一個新的平衡位置保持不變，此時，軸承是穩定的，反之則是不穩定的。后者的狀態相當于軸頸中心線繞著平衡位置而發生運動，叫做渦動。因油的平均流速是轉軸角速度的一半，油膜渦動又被稱為半速渦動。油膜振蕩是由于油膜的半速渦動而引起的，當轉子轉速提高到第一臨界轉速的兩倍時，油膜渦動的頻率與轉子的固有頻率相等，便引起了共振，這種現象叫做油膜震蕩。這兩種個情況都會引起工業用汽輪機的振動故障。

1.3 檢修人員處理故障不及時

檢修人員不能及時處理故障也是導致汽輪機振動故障的主要原因。汽輪機從生產制造到投入使用都會存在一些問題導致發生振動故障，而汽輪機各部件安裝是否符合設計要求對汽輪機的正常運行具有重要的作用。在安裝汽輪機時，如果沒有嚴格按照相關的規定，就會給之后的運行埋下安全隱患。當在工業的正常生產過程中時，由于檢修人員對汽輪機容易發生故障的原因和情況沒有足夠的了解，在檢修過程中就會不能及時處理振動故障，進而影響工業的正常生產效率。

1.4 汽輪機振動的危害

汽輪機可以說是工業生產的核心設備，是工業生產的原動力，對工業的生產和發展起著重要的作用。當汽輪機發生振動故障時，機組的動靜部分可能會發生動靜碰磨，造成汽封的間隙過大，使得汽輪機組的熱經濟性降低。當機組振動進一步加大時，動靜碰磨可能使轉子局部過熱，造成轉子彎曲變形，甚至導致轉子報廢。而當機組振動故障時，會讓連接汽輪機組的軸承、主油泵、汽缸、凝汽器等的管道發生共振，使各連接部件松動，并間接或直接造成重大安全事故，對工業的正常生產和人身安全造成威脅。

2 工業汽輪機故障處理措施

2.1 做好汽流激振及油膜震蕩分析

在汽輪機工作的過程中，會發生汽流激振的故障。首先需要對汽流矩陣進行相關的數據統計，并且記錄下來以圖表的形式展現，通過對圖表的觀察分析內在規律，找到相應的解決措施。汽輪機在工作過程中出現油膜振蕩的情況時，可以采取以下措施來進行解決：增高軸瓦比壓、減小軸瓦頂部的間隙或將上軸瓦軸成合金的寬度增大、縮小軸頸與軸瓦之間的接觸角度，將其控制在30°與40°之間、減小潤滑油的動力粘連度、將轉子原有的不平衡位置調節到平衡的狀態。

2.2 設置智能化監測裝置

設置智能化監測裝置也是有效處理汽輪機振動故障的重要措施，這種措施主要是在工業的汽輪機組正常運行過程中，對異常的振動故障進行監測和處理。設置智能化的監測裝置同樣是依據汽輪機組的自動化技術而言的，隨著科學技術的發展，工業的生產過程已經逐漸由自動化代替了人工，相應的對于工業生產設備的監測裝置也要更加智能化。設置智能化的監測裝置主要是在正常監測的困難點安裝的各種用來監測汽輪機振動情況的傳感器設施。為保證汽輪機的正常運行，工作人員要對發生異常振動和頻率的位置進行及時報告，并讓負責管理和維修的人員及時對產生振動故障的汽輪機進行維修和零部件的更換。在監測和維修的過程中，工作人員和檢修人員都要嚴格按照相關的規定來進行工作，以保證汽輪機組的正常運行。

2.3 安裝振動保護裝置

安裝振動保護裝置是建立在智能化的監測裝置基礎之上的，有效處理工業用汽輪機振動故障的措施之一。在汽輪機的振動故障中，很大部分的危害都主要來自于振動導致的各種零部件松動而造成的汽輪機組中各種連接部件和設施設備損壞。由于工業用汽輪機的轉速和功率都比較高，汽輪機的運行也多采取自動化的技術，因而在對其進行檢測時，如果發生異常就要及時切斷電源，防止因漏電而產生更為嚴重的事故?；谶@種情況，在對汽輪機組設置智能化的監測裝置之后，還要相應的安裝振動保護裝置。在汽輪機組的正常運行過程中，當智能化的監測裝置檢測到發生異常的振動頻率，就會發出報警信號，在通知工作人員找我情況的同時，振動保護裝置可以對相關的設施設備及時切斷電路以保證整個設施設備系統的安全，并且為維修人員提供方便。

2.4 提高維修人員的技能水平

提高維修人員的技能水平是有效處理工業汽輪機振動故障的重要條件。除了從設施設備的角度來處理振動故障以外，還可以從維修人員的角度來采取措施。在現階段的我國工業生產過程中，由于自動化技術的大量應用，汽輪機的振動故障大多數產生原因都是相同或相似的，長此以往，檢修人員對于突發狀況的應變能力就會下降。而隨著科學技術的發展，未來的工業生產會應用到越來越多的先進技術和設備，維修人員需要不斷提升自己的專業知識和技能，以便更好地對工業用汽輪機的相關故障進行維護和檢修。提高維修人員的技術水平，要讓維修人員自己意識到學習和自我提升的重要性，并加以及時的培訓和學習，進而保證汽輪機的振動故障能夠及時處理，保障工業生產的正常進行。

3 結論

綜上所述，因汽輪機的性質和技術的使用能夠滿足現代工業生產的需要，因而在工業生產中具有重要的作用。通過材料剛度檢測、設置智能化監測裝置、安裝振動保護裝置、提高維修人員的技能水平等措施，能夠及時對工業用汽輪機產生的振動故障進行及時處理，不僅能夠保證汽輪機的正常運行，還能夠提高工業生產的效率，促進我國工業的發展和經濟效益的提高。

參考文獻：

[1]王堯，詹培德，張文杰.工業汽輪機振動故障的分析與處理[J].化工管理，2020（22）：159-160.

[2]王成. 工業汽輪機軸向碰磨處理[J]. 建筑工程與管理，2019，1（4）.

（沈陽德瓦特汽輪動力有限責任公司，遼寧 沈陽? 110020）