火电厂汽轮机运行异常振动原因剖析

李少毅

湖北华电襄阳发电有限公司

火电厂汽轮机运行异常振动原因剖析

李少毅

湖北华电襄阳发电有限公司

本文说明了研究汽轮机异常振动原因的重要性，介绍了汽轮机异常振动故障的判断方法，对火电厂汽轮机出现异常振动的原因及解决方法进行了详细分析，以供参考。

火力发电厂；汽轮机；异常振动；原因；解决方法

前言

在火电厂的众多设备当中，汽轮机组的振动异常是非常常见的一种情况，为了更好的保证火电厂当中汽轮机的正常运行，我们需要对火电厂生产运行过程当中汽轮机异常振动进行分析，因为火电厂汽轮机运行过程当中发生振动的原因是非常多的，并且对于具体的原因比较难确定，所以说为电力检修部门来提供基础的分析依据是十分重要的，我们只有查明了原因才能够更好进行维修。

1 研究汽轮机异常振动原因的重要性

火电厂中最重要的部分是发电机组，发电机组最重要的部分是汽轮机组。因此，汽轮机组的运行时间相对比较长，就会造成很多重要部件出现故障，这些故障很可能影响发动机组无法正常运行。在汽轮机组的众多故障中，汽轮机异常振动是相对比较复杂的一个问题。引起汽轮机组异常振动的原因有很多，只要和机体中任何一个设备有关系的零件都有可能引起汽轮机组振动出现异常，比如：进汽参数、油质的差异以及油温的控制等等。因此，只有分析清楚汽轮机出现异常振动的原因，才能够有效地解决汽轮机异常振动。

2 汽轮机异常振动故障的判断方法

汽轮机是火电厂中最重要的机械设施，导致汽轮机出现异常振动的原因有很多，同时汽轮机异常振动出现的表现也分为很多种，最常见的故障是瓦盖震动或者转轴出现异常变化，这些问题都可以造成异常振动故障。一旦出现汽轮机异常故障，为了能够准确的判断异常振动故障原因的位置，可以采用异常振动的频率、振动稳定性、振动相位变化、相邻轴承相位等方面作为异常振动故障判断与查找的第一切入点。判断汽轮机异常振动稳定性可以通过判断汽轮机的转速、电磁电流、温度和时间等变化来进行判断，从而判断汽轮机异常振动故障的原因。汽轮机振动相位变化指的是振动相位是否存在变化，同时相邻轴承相位关系指的是相距轴承相位是相同的还是相反的现象。除了硬件设备可能出现故障，汽轮机也可能因为设计缺陷导致异常振动故障问题。在实际的工作中，如果因为设计缺陷又无法更换汽轮机的现象，工作人员要对其机组故障点有一个全方位的了解。一旦汽轮机出现异常振动，工作人员要及时对隐患点进行排查，判断出是否与异常振动故障有关。如果检查出与设计缺陷隐患故障有关，要及时对其维修；如果检测结果和设计缺陷隐患故障无关，要进行重新排查。

3 火电厂汽轮机出现异常振动的原因

3.1 转子受热弯曲变形

在实践经验总结中得知，转子出现热弯曲变形的原因也有很多种，但是常见的就是汽缸、转子、轴瓦等膨胀不均，从而产生应力变形。

综上所述转子运行过程中气缸会进入冷空气，进入水汽，那么这些气体会和气缸产生静摩擦和动摩擦，或是气缸、转子、轴瓦膨胀不均等最终都会导致发电机转子冷却存在着差异，这样转子就不可避免的发生热变形。当转子发生弯曲变形之后，转轮机组就会出现异常振动，出现这一问题，可能会临时产生危害，也可能是永久性产生危害，虽然直接后果不同，但是原因都是转子质量偏心造成的。如果不能及时控制，引发和质量偏心类似的旋转矢量激振力。

当转子出现弯曲，这种弯曲会导致轴弹力不同，转子运行中出现不平衡问题，同时出现的离心相位也不同，如果二者作用力可以相互抵消，也就是作用力大小基本相同，那么转子的振动幅度会非常小，在专业术语中称之为凹谷相撞，这一情况和转子不平衡导致的动力特征存在着很大的不同。如果二者力不能相互抵消，力的大小差距很大时，就会出现严重的振动噪音，那么相关人员要及时进行检修，必要时可以更换新的转子。如果不平衡值比弯曲作用力的值大，振幅的减少量在临界转速之下。如果不平衡值比弯曲作用力的值小，振幅的减少量在临界转速之上。有此可见转子受热弯曲变形的危害非常大，而且故障特点明显，因此检修人员只要严格按照流程工作，提高岗位责任心，就可以及时发现问题解决问题，保证火电厂的正常运行。

3.2 气流发生激烈振动

很多大型汽轮机出现的振动，都是由于气流的激烈振动造成的，当出现气流激振时会表现出以下几个特点，第一点，汽轮机组承担的负荷会超过一个特定的值，这样汽轮机轴发生剧烈的振动。第二点，在强烈的振动之下，产生的频率和高压下的转子频率一致。第三点，在高压转子段发生气流激振问题，末级时间过长，气体在叶片末端出现紊乱，甚至会发生气流激振问题，进而叶片受到不均匀气流的冲击出现气流激振的问题。

3.3 设备中的油膜发生震荡

汽轮发电机转子在高速运转时，就会失去之前的稳定性，因此在旋转时需要围绕轴线运行，还必须围绕平衡点涡动，这样油膜就会出现激震荡。除此之外，还会出现半速涡动情况，例如轴线涡动频率在转子转速一半时，如果半速涡动速度与转子临界速度相同，其就发生共振问题，导致整个设备出现严重的振动。

3.4 设备出现严重的摩擦振动

对于摩擦振动而言，主要有两个特点，第一点在转子热弯曲情况下，会有新的作用力，导致不同力之间的平衡被打破，但是其主频率还是工作频率，在非线性因数的影响之下，会导致频率的不同，甚至其波形会发生削顶问题，第二点，当出现这种摩擦振动后，其振动的幅度，以及相对位置会有一些波动，波动的时间也比较长。

重摩擦出现的高温要比轻摩擦高很多，那么转子截面温度发生不均匀问题，当对其局部加热后，转子就会出现热弯曲问题，这种情况下就会发生严重的振动。

4 火电厂汽轮机异常振动的具体解决方法

4.1 解决转子热弯曲的措施分析

保证安装的正确性。可以使用拉钢丝找中心法对轴线进行找正，在基础安装中，在纵向中心线的前后，一定要先设置预埋件，然后安装可调整螺栓，用于钢丝架子的挂放。然后延着纵向中心线的方向，在上面挂上钢丝。最后进行第一次找正，先使用钢皮尺对钢丝离洼窝中心两侧的距离进行测量，然后对轴承座横向的位置进行适当的调整，保证两侧距离的一致性，允许的误差在0.05mm 左右。除此之外，在第二次测量时，在进行横向找平时，可以使用水平仪测量，要把水平仪放到轴瓦洼窝结合面上，然后对台板下面的斜垫铁进行合理调整，保证其实际高低情况，保证轴承座横向水平符合要求。第三次找正时，对整个汽轮机组进行找正。只有保证轴承安装正确，其运行中受力均匀，就不会发生振动异常问题，有利于该设备的寿命延长。

4.2 解决气流激振的措施

结合总结出的气流激振特点，在解决这一问题时，可以对故障进行跟踪调查，结合这一年工作中机组运转的数据，尤其是振动参数，将其绘制出曲线图，然后观察曲线图所发生的变化，要求在不同情况下，明确机组在气流激振状态下的工作情况，然后检查中将其振动情况和总结经验进行对比，从而分清其是否存在振动故障，有效避免出现气流激振问题。

4.3 解决油膜振动的措施

当在汽轮机组中出现了油膜振动后，解决措施有五个，第一种，增加轴瓦比压，有效控制油膜发生的振动。第二种，缩小轴瓦顶部的间隙，将上轴瓦的轴承合金宽度增加，这样能有效减少振动频率。第三种，将轴瓦和轴颈之间的接触角度减少，当减少到一定范围后，其振动就会减少。第四种，使用的润滑油很关键，要使用动力粘度适宜的润滑油，这样就不会对其正常运行造成影响，轴受力就会单一，不会出现复合力导致重心变化，出现振动问题。第五种，利用平衡力原理，把设备中存在的不平衡力降到最低，当其相互平衡后，就不会发生加大位移，进而出现振动的概率降低。

4.4 解决摩擦振动问题的措施

摩擦振动是比较麻烦的，因为任何机械设备在运行过程中，都会存在摩擦力，这一问题是不可避免的。在日常检查汽轮机的时候，或者是进行设备维修的时候，要重点对各个部件进行检查，尤其是相互之间的摩擦情况，分析其是静摩擦还是动摩擦。除此之外，时刻留意机组的各个零件之间是否存在着摩擦声音，声音不能超过一定的范围，振动频率也要控制在一定的限度内。如果发生严重的异常声音，那么工作人员针对该设备，或者设备中的局部构件等进行维护和更换，避免相邻的零件之间摩擦产生振动使得汽轮机组出现故障。

5 结束语

总而言之，汽轮机是发电厂重要的发电设备，它的安全运行关系着企业的正常运行，而汽轮机出现异常振动是无法避免的故障，也是经常出现的故障，因此，要做好汽轮机组的维护工作，将损失降到最低。才能确保汽轮机组的正常运行，使火电厂得到正常的运转，从而提供高质量的电力供应。

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[2]殷富伦.浅谈火电厂汽轮机异常振动原因及处理措施[J].科技创新与应用，2015，27：163.

[3]姬亚峰，王小凤，乔方浩.汽轮机异常振动原因及处理措施[J].文摘版：工程技术，2015(15)：266-266.