大型火电厂汽轮机轴承振动大的原因分析及处理

汪栋金

（华电新疆发电有限公司乌鲁木齐热电厂，新疆 乌鲁木齐 830000）

大型火电厂汽轮机轴承振动大的原因分析及处理

汪栋金

（华电新疆发电有限公司乌鲁木齐热电厂，新疆 乌鲁木齐 830000）

随着社会经济的不断发展，同时也是顺应可持续发展的要求，火电厂的规模和装机容量也在逐渐扩大。汽轮机作为大型火电厂的重要组成部分，得到了广泛关注。一方面，汽轮机的正常运转能够使电力得到有效的规划。另一方面，随着装机容量的增大，汽轮机轴承仍然存在着振动较大的情况，需要技术人员去解决。因此文章针对大型火电厂汽轮机轴承振动大的原因，提出适当的解决方法。

大型火电厂；汽轮机；轴承振动

汽轮机组是发电设备运行的关键部位。在长时间、连续性运转的情况下，会出现因轴承振动性较大而引发的故障问题。为了使火电厂进一步提高机组运行水平，技术人员应该从问题的根源出发，分析影响汽轮机轴承振动的各种因素，采取有针对性的技术措施，实现科学性处理。保障汽轮机组的安全连续运行。

1 大型火电厂汽轮机轴承振动大的产生原因

1.1 汽流激振现象的出现使得振动幅度加大

在大型火电厂的轴承转动之中，经常发生气流激振。出现振动幅度较大的原因主要有两点：

（1）汽轮机通过叶轮及安装在叶轮的上的叶片将蒸汽的机械能转换为动能，蒸汽不断对叶片进行冲击。由于叶片所占据的面积比较大，末级叶片较长。当气流到达汽轮机尾端时，会出现运行不规则且混乱的情况。同时，叶片也具有一定的膨胀和收缩性，会在连续性振动的情况下不断变化，使汽轮机的流经通道受到影响，从而产生激振。

（2）气流激振与传统的振动方式不同，它主要表现为频率的不稳定性。气流激振的频率分化非常严重，如果汽轮机处于低频，其中的分量数值增加，使得气流所产生的差值较大，运行参数也会持续增长，出现轴承振动性大的现象。

1.2 转子热变形导致机组异常振动

随着装机容量的增大，转子长度的增加，转子热变形也会导致机组出现异常振动的情况。首先，从转子热变形的机组振动特征来讲，振动的幅度与机组转子运行时间的长短有关。机组转子运行的时间越长，说明产生的热量就越高，温度也会随之增加。转子的运动并不是无规则的，它也具有一定的承受标准。当超过现有的负载量后，汽轮机组的冷却状态会受到影响，转子本身的金属特性也会发生改变。特别是机组启动至定速时间时，大部分汽轮机转子都会发生热变形情况。其次，转子在不断受热的基础上会出现弯曲变形等现象，它会以“凹凸不平”的形式呈现出来，机组在运作的渠道中受阻，从而出现异常振动情况。另外，不同材质的转子所承受的内应力不同，所释放的热量也不尽相同。转子受热使会使得振动的倍数逐渐增加，根据热量的散发频率出现相位波动，转子的异常振动就越加明显。

1.3 摩擦振动导致振动加剧

摩擦振动导致的振动加剧主要体现在以下几个方面：

（1）受转子的影响，在机组运动过程中相关工件的温度也会升高，使得机组内部与外部出现一定的气压差。当气压差发生变化时，振动的信号就会有所不同。主工频受到线性冲击的影响，新的不平衡力产生并占据主导位置，从而出现振动加剧的情况。

（2）在转子与轴承进行摩擦时，火电机组会将同一区间的波形进行分化，分化的数量相对较大，波形会出现“削顶”的情况，以使得振动加剧。

（3）当汽轮机在持续运转下出现突然停止的情况时，会引发相位变动，出现轴承临界值降速，原始温度减小的现象。从这个角度来看，突然升高或降低的温度必定会引起汽轮机的抖动，从而产生摩擦，使振动加剧。

1.4 运行中轴封供汽压力的影响

轴封是汽轮机组中最重要的部件之一，它的结构、材质以及形状都会引起轴承的振动。在材质的构造上，它一般利用高压封片来进行安装。在机组运行的过程中，温度升高是不可避免的。高压封片相当于一个硬性的组件，它的外部结构非常脆弱，利用不得当则会出现软化等情况。一旦轴封受热变形，机组轴封供汽压力就随之变化，引起封片的倒伏，高压端蒸汽漏出，低压端空气漏入。轴封压力随着负荷在高低起伏间不断变化，特别是低压缸轴封供汽压力和内部蒸汽二者的压力差使得振动加剧。

1.5 润滑油中带水，润滑油温度高等造成油质恶化

润滑油中带水主要由蒸汽的混入造成。润滑油温度高主要是冷油器效果不好造成，汽轮机组在转动过程中会出现因轴封不严而发生的漏汽现象。这种漏汽现象不仅体现在轴封上，还可能是因机组的构造所导致的。冷油器的材质，安装方式以及运行人员的操作精度都会对润滑油的冷却效果产生影响。以上原因会造成润滑油质恶化等不良影响，从而导致轴承损坏，引发机组轴承振动。

1.6 运行人员不良操作习惯和误操作

运行人员的不良操作也是轴承振动的主要原因之一。有些火电厂的运行人员认为自己的经验丰富，不需要检查也可以进行相应的操作。所以，在执行的过程中，他们并没有按照一定的步骤进行一一对应，甚至由于误操作使得润滑油出现中断的现象。润滑油一旦中断，轴承就没有了动力支撑，使得汽轮机的动静部分摩擦加剧，出现振动现象。

2 大型火电厂汽轮机轴承振动大的处理方法

2.1 仔细检查排除汽流激振现象

仔细排查气流激振现象非常必要。主要内容有：

（1）运行人员进行定期检查，根据汽轮机的特点进行气流激振的信息记录。

（2）分析故障。检查人员应该以“月”或者“年”为标准，将每一次振动所出现的时间以及相关数据对应。并根据机组轴承振动中的最大值与最小值的比较，绘制出相应的曲线。

（3）曲线的分析工作。曲线的走势与变化幅度都代表着汽轮机在负荷临界点的速率变化。检查人员应该采用逐一排除的方式，根据蒸汽流量的不同进行气汽压的调整，最终达到气流激振排除的目的。

2.2 控制转子温度，避免因受热不均产生热变形

控制转子温度的措施主要体现在以下几个方面：

（1）工作人员要进行转子的状态性检查，以转子系统的均和性为主，将旋转的重心进行重新调整。如果重心以规范化布局的形式呈现在机组内部，那么则会使轴承的工频减弱，从而实现转子温度控制的目标。

（2）运行人员定期监视转子的温度及偏心，合理安排机组检修时间，将偏心大的转子进行直轴，消除弯曲情况，避免转子热弯曲的发生。

（3）加强机组的开停机管理，使转子受热均匀，避免转子热弯曲。通过以上措施从而减少动静摩擦，防止振动产生。

2.3 掌握摩擦振动原理，减轻摩擦振动现象

首先，工作人员应该从摩擦的基本原理出发，研究振动现象。摩擦振动主要体现在转子上。当转子出现热弯曲的现象时，汽轮机会出现运动不规则、剧烈抖动等情况。由于转子的受力面积不同，所以摩擦力的大小也不尽相同。如果摩擦力相对较大，转子在不断运行下的温度也会随着升高，两个截面中的运转不平衡加剧。转子的某一局部会出现过热的现象，从而造成转子弯曲，振动增加。所以，工作人员应该从摩擦的原理出发，检查与核实问题。主要有：

（1）记录振动的稳定性，及时检查转子质量。检查人员要调整机组运行中的温度与频率，将相邻两轴承之间的位置进行有效的调整。按照汽轮机的负荷、转速以及运转时间进行逐一统计，在运动规则性得以体现。

（2）调整两个截面的位置，实现受力的均匀性与平衡性，减少摩擦过程中的热量。

2.4 做好振动监测工作，完善轴系监控保护装置

做好振动监测工作，完善轴系监控保护系统主要表现在机组轴承等材料的选择上。

（1）应该将轴承的类型进行统一，以方便轴系监控设置的安装。

（2）在操作过程中，技术人员应该进行反复的实验调整，在严格执行工艺方法的基础上确保轴承选用及安装的合理化。

（3）轴系控制装置能够对轴承的运作进行自动感应，其中包括汽轮机的运转速度、运转时间、摩擦力大小等等。振动监测系统可以在一段时间内将轴封内的气压显示出来，并且对温度与气压之间的关系进行分析，如果出现高温或者是高压等情况，系统会进入预警准备工作，从而完善监控装置，为技术人员进行调整提供依据。

2.5 完善轴封自动装置，加强运行中轴封监视及调整

完善轴封自动装置，以轴封间隙的范围为基准，实现间隔的连续性调整。通过不断的实验来调整轴封的距离，利用压力差法的方式调节压力差。采取有效的过滤设备，防止轴封带水，将冷凝水与蒸汽分割，从而达到轴封的正常压力及蒸汽品质，利用自动装置加强机组轴封管理。提供机组各工况下的轴封供汽，避免因轴封压力不当，造成机组振动。

2.6 完善润滑油系统保护，加强油质监督

完善润滑油系统的连锁保护，加强润滑油系统油质监督，主要体现在以下两点：

（1）工作人员要加强监督与维护。以“冷油器”为标准，进行工作的严格执行与实施，保持冷水的压力要小于冷油器中的油压，加强冷油器定期切换和维护。在器件组装与维修的过程中，定期放水，将冷油器与其他部件分开管理，避免润滑油泄露等情况，并及时的检查油脂。

（2）以润滑油压为基准，建立连锁保护，保证润滑油的正常供应。

2.7 提高运行人员技能水平

在火电厂运行管理中，提高运行人员技能水平是非常重要的。

（1）运行人员应该严格按照检测规则处理，提高运行操作的技能。

（2）提高事故处理的能力，确保避免事故的扩大，根据不同的情况冷静的分析问题，在逐一排除的基础上灵活性调整，保证能够在最快的时间内发现问题、解决问题。

（3）运行人员要定期对设备进行检查及分析，加强设备的监视与整修。

3 结束语

综上所述，文章针对火电厂汽轮机轴承振动的原因，对处理方式进行了探讨。从而说明：工作人员应该在掌握摩擦原理的基础上，提高检查技术的工艺性，加强轴封自动化系统的装置，对设备进行定期的维修与监测，以促进火电厂的安全稳定运行。理论实践相结合，避免轴承振动损坏等机组恶性事故的发生。

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2096-2789（2016）12-0105-02