淺析火電廠汽輪機異常振動的原因及改善措施

賈國強

摘 要：在我國的火電廠中，汽輪機及汽輪機組是最重要的運行設備，其運行的穩定性也直接的影響了火力發電廠的發電效率，火電廠汽輪機的一類常見故障就是異常振動現象，一旦出現這類故障，火電廠整個發電機組的工作質量和運行效率也都會受到影響，整個供電系統可能無法正常運行，社會公眾的正常工作和生活都會受到影響，這也大大的降低了火電廠的經濟效益和社會效益，因此，我們應認真的分析汽輪機出現異常振動的原因，并探尋其解決的方案。

關鍵詞：火電廠汽輪機;異常振動;原因及改善措施

引言

汽輪機是火力發電廠的核心設備，是發電系統中關鍵的組成部分，主要部件有氣缸、轉子、聯軸器等，為高速旋轉機械。該機組的正常運行除了能確保電力生產單位正常供電外，還能保障從業人員的人身安全。因此，加強機組的振動故障監測和診斷，對保障汽輪機的安全使用有著重要意義。但因汽輪機工作的環境較為復雜，加上人為操作因素的影響，汽輪機運行時出現振動異常的發生率不斷上升。在啟動過程中發生振動異常危險的同時，還嚴重威脅其使用的安全性。下文將對汽輪機冷態啟動過程中振動異常情況的原因及解決方案進行分析和探索。

1汽輪機振動特性分析

汽輪機是重要工業設備，其工作性質是高溫、高壓和高速。由于長期高速旋轉，汽輪機裝置經常出現故障，嚴重影響發電機裝置的正常運行。汽輪機組的異常振動是汽輪機最復雜的誤差之一，裝置的振動往往受到多方面影響，如汽輪機裝置的參數、徑流參數、油溫、油質的變化都會引起機組振動。因此必須分析汽輪機異常振動的原因。只有在已知條件下結合實際情況，分析汽輪機振動異常的原因，進行總結和討論，決定汽輪機檢修方法。如果設備初始啟動速度超過其臨界速度，則可以估計所攜帶振動的大小是否會導致故障。如果情況良好，一般可以斷定渦輪轉子和牽引齒輪轉子處于平衡狀態，拉伸器沒有損壞。如果設備停止后轉子平衡，應注意空載時空轉速度必須為3000r/min，并且轉子的轉數必須控制在安全范圍內。可根據規定的標準調整到載體的垂直振動，原則上振動不變，可根據規定的15m標準調整到載體的垂直振動。若載荷為200MW，原則上振動不變，若按91.5m調整，則需及時開關機。

2振動故障的診斷

經研究汽輪機啟動過程中的振動故障，初步判定其原因可歸結為以下4點：①動靜碰磨一旦發生，汽輪機就會發生啟動時的振動故障，而動靜碰磨之所以會發生，是因為汽輪機在進行大修時，對軸封或者油檔間隙進行了不合理的調試操作;②因為氣缸在進行疏水時沒有將水順利疏通，使得水進入轉軸中，使轉軸發生變形;③與溫差控制有一定關聯，此情況是發生在操作沖轉的過程中，當然沖轉前也有可能，這就使得轉子的穩定大于規定值，最終出現變形的結果;④轉子自身質量問題，使其在運轉時發生不平衡現象。

而經過排查發現：①在大修汽輪機時，汽輪機還是原來的12#汽輪機，所以導致振動故障發生的原因基本不可能是轉子本身存在質量問題，或在運轉的過程中出現不平衡的現象而導致的;②有關工作人員在調閱了汽輪機的運行記錄后，發現部門之間的溫差值都處于正常范圍，所以，基本也可以排除汽輪機在進行沖轉之前與沖轉時，各部門之間的溫差值沒有被合理控制，使轉子的溫度超過正常范圍而出現變形，導致機器發生振動故障的可能性;③通過工作人員再次復查低、中、高壓缸，基本可以排除氣缸異常的情況;④在仔細檢查機頭位置的大軸撓度之后，發現大軸的撓度在機器啟動前后不一致，啟動前是45μm，啟動后經過半小時運轉，撓度變成了50μm;⑤發現機器的1#瓦處在轉動過程中發出了刮擦的聲音，進行降速后，發生時滯性的振動問題。所以初步可以判斷出動靜碰磨是導致汽輪機啟動時發生振動故障的原因所在。

3汽輪機異常振動的原因分析

3.1汽輪機持續運行導致的振動

汽輪機運行過程中發生的故障可能會有油系統溫度出現下降、蒸汽質量下降、缸脹不均勻、真空度下降等，這些現象都是導致汽輪機在啟動過程發生振動故障的直接原因。例如，汽輪機原本可以正常振動，但是如果對它進行大修的情況下，再對它發出重新啟動的指令，在啟動的初期，它的1#軸承附近的振動值會發生上升，然而在功率不斷增加的過程中，振動值又慢慢恢復到正常范圍，此種振動現象的發生是因為蒸汽品質的原因導致的激振現象。如果現場工況流量較小，流量的異常會使激振力變為和轉速頻率不成比例的各種不同頻率的激振力，產生的這種激振力會導致調頻正常的葉片也發生相對較大的動應力。假如在流通部件和葉片之間有結垢存在，那么由于氣流不均勻則會導致產生更大的激振力。

3.2油膜不穩定

汽輪機油膜失穩主要有半速渦流和油膜振蕩等2種類型。當轉子轉速低于2倍第一臨界轉速時，通常會發生半速轉捩。隨著速度增加，這種情況會以較低速度發生。一般來說，這種振動會在最大轉速下持續，或在轉子轉速達到一定值時消失。檢測半速旋轉的最有效方法是級聯圖。此外，低頻功能也可以通過示波圖或沿軸心軌跡看到。

3.3氣流激振引發的異常振動

氣流激振引起的振動特征主要有2點：①氣流激振的低頻分量值在增大時不屬于正常情況;②氣流激振情況下，參數也在不斷變化。有很多原因可導致發生氣流激振，比如靜葉出口氣流不均勻導致的氣流激振力;回轉隔板、噴嘴調節、部分進汽級靜葉片出口氣流不均勻導致激振力的發生。汽機負荷參數設置不恰當、供汽方式錯誤等都可能會造成氣流激振。

4火電廠汽輪機異常振動的改善對策

4.1油膜振動的處理措施

通過總結大量實踐經驗，分析資料，總結出處理油膜振動的具體措施：①適當提高數據值;②盡量減小墊層之間距離，能很好地控制振動的頻率和強度;③盡量減小載體夾角。然后根據實際需要選擇潤滑油。在強度沖擊情況下，應使用低黏度潤滑油。另外，振動主要是由于各部件受力不均導致受力異常，不平衡受力導致設備在高速轉動的過程中偏離中心，要根據實際情況靈活選擇維修措施。

4.2蒸汽流振動故障的產生

處理氣流引起的異常振動非常困難。一般來說，為提高處理誤差的能力和誤差響應措施的質量，有必要深入分析和研究汽輪機的振動現象和強度。必須編制至少1年的振動和運行數據，使其成為數據曲線。分析數據曲線的變化和幅度，最終確定氣流強度的分布。降低負荷變化速度，避免負荷變化過快導致汽流異常產生振動。

4.3提高機組膨脹和溫度的措施

機組的膨脹由多種原因造成，從成型角度看，原因可分膨脹不均勻、溫度不穩定的故障。因此，為避免機組故障，可定期檢查、維修和更換頂升系統。操作汽輪機設備前，有必要提供均勻的預熱，使汽缸保持溫度。還需要監測潤滑油溫度、軸封溫度和排氣蒸汽溫度。如果發現溫度不符合操作要求，必須及時采取相應措施，建立自動溫控系統。

結語

火電廠汽輪機異常振動是有多種因素導致的，當運行過程中出現這類故障時，相關技術人員應科學的判斷汽輪機異常振動的本質，同時全面的分析導致異常振動故障出現的原因，制定出有針對性的改善對策，建立完善的設備檢修制度，盡可能的降低汽輪機異常振動出現的概率，從而提升火電廠的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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