浅析火电厂汽轮机异常振动的原因及改善措施

贾国强

摘 要：在我国的火电厂中，汽轮机及汽轮机组是最重要的运行设备，其运行的稳定性也直接的影响了火力发电厂的发电效率，火电厂汽轮机的一类常见故障就是异常振动现象，一旦出现这类故障，火电厂整个发电机组的工作质量和运行效率也都会受到影响，整个供电系统可能无法正常运行，社会公众的正常工作和生活都会受到影响，这也大大的降低了火电厂的经济效益和社会效益，因此，我们应认真的分析汽轮机出现异常振动的原因，并探寻其解决的方案。

关键词：火电厂汽轮机;异常振动;原因及改善措施

引言

汽轮机是火力发电厂的核心设备，是发电系统中关键的组成部分，主要部件有气缸、转子、联轴器等，为高速旋转机械。该机组的正常运行除了能确保电力生产单位正常供电外，还能保障从业人员的人身安全。因此，加强机组的振动故障监测和诊断，对保障汽轮机的安全使用有着重要意义。但因汽轮机工作的环境较为复杂，加上人为操作因素的影响，汽轮机运行时出现振动异常的发生率不断上升。在启动过程中发生振动异常危险的同时，还严重威胁其使用的安全性。下文将对汽轮机冷态启动过程中振动异常情况的原因及解决方案进行分析和探索。

1汽轮机振动特性分析

汽轮机是重要工业设备，其工作性质是高温、高压和高速。由于长期高速旋转，汽轮机装置经常出现故障，严重影响发电机装置的正常运行。汽轮机组的异常振动是汽轮机最复杂的误差之一，装置的振动往往受到多方面影响，如汽轮机装置的参数、径流参数、油温、油质的变化都会引起机组振动。因此必须分析汽轮机异常振动的原因。只有在已知条件下结合实际情况，分析汽轮机振动异常的原因，进行总结和讨论，决定汽轮机检修方法。如果设备初始启动速度超过其临界速度，则可以估计所携带振动的大小是否会导致故障。如果情况良好，一般可以断定涡轮转子和牵引齿轮转子处于平衡状态，拉伸器没有损坏。如果设备停止后转子平衡，应注意空载时空转速度必须为3000r/min，并且转子的转数必须控制在安全范围内。可根据规定的标准调整到载体的垂直振动，原则上振动不变，可根据规定的15m标准调整到载体的垂直振动。若载荷为200MW，原则上振动不变，若按91.5m调整，则需及时开关机。

2振动故障的诊断

经研究汽轮机启动过程中的振动故障，初步判定其原因可归结为以下4点：①动静碰磨一旦发生，汽轮机就会发生启动时的振动故障，而动静碰磨之所以会发生，是因为汽轮机在进行大修时，对轴封或者油档间隙进行了不合理的调试操作;②因为气缸在进行疏水时没有将水顺利疏通，使得水进入转轴中，使转轴发生变形;③与温差控制有一定关联，此情况是发生在操作冲转的过程中，当然冲转前也有可能，这就使得转子的稳定大于规定值，最终出现变形的结果;④转子自身质量问题，使其在运转时发生不平衡现象。

而经过排查发现：①在大修汽轮机时，汽轮机还是原来的12#汽轮机，所以导致振动故障发生的原因基本不可能是转子本身存在质量问题，或在运转的过程中出现不平衡的现象而导致的;②有关工作人员在调阅了汽轮机的运行记录后，发现部门之间的温差值都处于正常范围，所以，基本也可以排除汽轮机在进行冲转之前与冲转时，各部门之间的温差值没有被合理控制，使转子的温度超过正常范围而出现变形，导致机器发生振动故障的可能性;③通过工作人员再次复查低、中、高压缸，基本可以排除气缸异常的情况;④在仔细检查机头位置的大轴挠度之后，发现大轴的挠度在机器启动前后不一致，启动前是45μm，启动后经过半小时运转，挠度变成了50μm;⑤发现机器的1#瓦处在转动过程中发出了刮擦的声音，进行降速后，发生时滞性的振动问题。所以初步可以判断出动静碰磨是导致汽轮机启动时发生振动故障的原因所在。

3汽轮机异常振动的原因分析

3.1汽轮机持续运行导致的振动

汽轮机运行过程中发生的故障可能会有油系统温度出现下降、蒸汽质量下降、缸胀不均匀、真空度下降等，这些现象都是导致汽轮机在启动过程发生振动故障的直接原因。例如，汽轮机原本可以正常振动，但是如果对它进行大修的情况下，再对它发出重新启动的指令，在启动的初期，它的1#轴承附近的振动值会发生上升，然而在功率不断增加的过程中，振动值又慢慢恢复到正常范围，此种振动现象的发生是因为蒸汽品质的原因导致的激振现象。如果现场工况流量较小，流量的异常会使激振力变为和转速频率不成比例的各种不同频率的激振力，产生的这种激振力会导致调频正常的叶片也发生相对较大的动应力。假如在流通部件和叶片之间有结垢存在，那么由于气流不均匀则会导致产生更大的激振力。

3.2油膜不稳定

汽轮机油膜失稳主要有半速涡流和油膜振荡等2种类型。当转子转速低于2倍第一临界转速时，通常会发生半速转捩。随着速度增加，这种情况会以较低速度发生。一般来说，这种振动会在最大转速下持续，或在转子转速达到一定值时消失。检测半速旋转的最有效方法是级联图。此外，低频功能也可以通过示波图或沿轴心轨迹看到。

3.3气流激振引发的异常振动

气流激振引起的振動特征主要有2点：①气流激振的低频分量值在增大时不属于正常情况;②气流激振情况下，参数也在不断变化。有很多原因可导致发生气流激振，比如静叶出口气流不均匀导致的气流激振力;回转隔板、喷嘴调节、部分进汽级静叶片出口气流不均匀导致激振力的发生。汽机负荷参数设置不恰当、供汽方式错误等都可能会造成气流激振。

4火电厂汽轮机异常振动的改善对策

4.1油膜振动的处理措施

通过总结大量实践经验，分析资料，总结出处理油膜振动的具体措施：①适当提高数据值;②尽量减小垫层之间距离，能很好地控制振动的频率和强度;③尽量减小载体夹角。然后根据实际需要选择润滑油。在强度冲击情况下，应使用低黏度润滑油。另外，振动主要是由于各部件受力不均导致受力异常，不平衡受力导致设备在高速转动的过程中偏离中心，要根据实际情况灵活选择维修措施。

4.2蒸汽流振动故障的产生

处理气流引起的异常振动非常困难。一般来说，为提高处理误差的能力和误差响应措施的质量，有必要深入分析和研究汽轮机的振动现象和强度。必须编制至少1年的振动和运行数据，使其成为数据曲线。分析数据曲线的变化和幅度，最终确定气流强度的分布。降低负荷变化速度，避免负荷变化过快导致汽流异常产生振动。

4.3提高机组膨胀和温度的措施

机组的膨胀由多种原因造成，从成型角度看，原因可分膨胀不均匀、温度不稳定的故障。因此，为避免机组故障，可定期检查、维修和更换顶升系统。操作汽轮机设备前，有必要提供均匀的预热，使汽缸保持温度。还需要监测润滑油温度、轴封温度和排气蒸汽温度。如果发现温度不符合操作要求，必须及时采取相应措施，建立自动温控系统。

结语

火电厂汽轮机异常振动是有多种因素导致的，当运行过程中出现这类故障时，相关技术人员应科学的判断汽轮机异常振动的本质，同时全面的分析导致异常振动故障出现的原因，制定出有针对性的改善对策，建立完善的设备检修制度，尽可能的降低汽轮机异常振动出现的概率，从而提升火电厂的经济效益和社会效益。

参考文献

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