工业汽轮机振动故障的分析与处理措施研究

刘栋辉

摘 要：随着经济的发展，我国的工业化生产水平正在逐渐提高。汽轮机是工业生产中的重要设备，其运行容易受到环境和其他设备系统的影响。在工业汽轮机的运行过程中，振动故障是最为常见的故障类型之一，对工业生产的正常运行和人身安全有着重要的影响。本文以工业汽轮机为主要研究对象，着重对工业汽轮机的振动故障产生原因和处理措施进行研究。

关键词：汽轮机;振动故障;故障处理

前言：随着工业的发展，汽轮机在工业生产中发挥着越来越重要的作用。汽轮机是工业生产的原动力，在现阶段我国的工业生产中，蒸汽轮机是大多数工业生产应用的汽轮机类型。在汽轮机的运行中，振动故障对汽轮机乃至整个工业的生产过程都会产生重要的影响，要想对工业汽轮机的振动故障进行处理以保证工业生产的正常进行，首先就要了解工业汽轮机振动故障的产生原因及危害。

1 工业汽轮机振动故障原因及危害

1.1 汽轮机设计制造工艺水平限制

汽轮机能够在工业中得到广泛的应用就是因为汽轮机能够提高能源的利用率，并且具有较高的转速和较大的功率适用范围，运行平稳，能够满足现代化工业生产的需要。在工业用汽轮机的运行过程中，发生振动故障的最主要原因是汽轮机受到设计制造工艺水平的限制，导致组成汽轮机的零部件的加工精度与汽轮机的理想运行状态有所差别[1]，且安装过程也会存在一定误差，这样导致汽轮机在运行过程中极易发生振动异常，比如转子在运行过程中，由于汽流激振使转子产生位移，与气缸发生偏移形成漩涡，漩涡的流动引起的转子振动，进而带动整个汽轮机出现振动，影响工业的生产效率。

1.2 油膜失稳

油膜失稳也是引起工业用汽轮机振动故障的主要原因之一。油膜失稳主要可以分为两种情况，一种是油膜涡动，一种是油膜振荡。油膜涡动出现在滑动轴承支撑的轴系当中，滑动轴承受动载荷时，轴径随着载荷的变化而发生位置的改变，位置改变的过程中产生惯性力，这个惯性力也变成一种载荷，并且是一种动载荷。轴径在外载荷的作用下，其中心线相当于轴承中心偏移了一定的距离而运动，当继续施加一扰动力，轴颈中心将再次改变位置，最终回到原先的位置或在一个新的平衡位置保持不变，此时，轴承是稳定的，反之则是不稳定的。后者的状态相当于轴颈中心线绕着平衡位置而发生运动，叫做涡动。因油的平均流速是转轴角速度的一半，油膜涡动又被称为半速涡动。油膜振荡是由于油膜的半速涡动而引起的，当转子转速提高到第一临界转速的两倍时，油膜涡动的频率与转子的固有频率相等，便引起了共振，这种现象叫做油膜震荡。这两种个情况都会引起工业用汽轮机的振动故障。

1.3 检修人员处理故障不及时

检修人员不能及时处理故障也是导致汽轮机振动故障的主要原因。汽轮机从生产制造到投入使用都会存在一些问题导致发生振动故障，而汽轮机各部件安装是否符合设计要求对汽轮机的正常运行具有重要的作用。在安装汽轮机时，如果没有严格按照相关的规定，就会给之后的运行埋下安全隐患。当在工业的正常生产过程中时，由于检修人员对汽轮机容易发生故障的原因和情况没有足够的了解，在检修过程中就会不能及时处理振动故障，进而影响工业的正常生产效率。

1.4 汽轮机振动的危害

汽轮机可以说是工业生产的核心设备，是工业生产的原动力，对工业的生产和发展起着重要的作用。当汽轮机发生振动故障时，机组的动静部分可能会发生动静碰磨，造成汽封的间隙过大，使得汽轮机组的热经济性降低。当机组振动进一步加大时，动静碰磨可能使转子局部过热，造成转子弯曲变形，甚至导致转子报废。而当机组振动故障时，会让连接汽轮机组的轴承、主油泵、汽缸、凝汽器等的管道发生共振，使各连接部件松动，并间接或直接造成重大安全事故，对工业的正常生产和人身安全造成威胁。

2 工业汽轮机故障处理措施

2.1 做好汽流激振及油膜震荡分析

在汽轮机工作的过程中，会发生汽流激振的故障。首先需要对汽流矩阵进行相关的数据统计，并且记录下来以图表的形式展现，通过对图表的观察分析内在规律，找到相应的解决措施。汽轮机在工作过程中出现油膜振荡的情况时，可以采取以下措施来进行解决：增高轴瓦比压、减小轴瓦顶部的间隙或将上轴瓦轴成合金的宽度增大、缩小轴颈与轴瓦之间的接触角度，将其控制在30°与40°之间、减小润滑油的动力粘连度、将转子原有的不平衡位置调节到平衡的状态。

2.2 设置智能化监测装置

设置智能化监测装置也是有效处理汽轮机振动故障的重要措施，这种措施主要是在工业的汽轮机组正常运行过程中，对异常的振动故障进行监测和处理。设置智能化的监测装置同样是依据汽轮机组的自动化技术而言的，随着科学技术的发展，工业的生产过程已经逐渐由自动化代替了人工，相应的对于工业生产设备的监测装置也要更加智能化。设置智能化的监测装置主要是在正常监测的困难点安装的各种用来监测汽轮机振动情况的传感器设施。为保证汽轮机的正常运行，工作人员要对发生异常振动和频率的位置进行及时报告，并让负责管理和维修的人员及时对产生振动故障的汽轮机进行维修和零部件的更换。在监测和维修的过程中，工作人员和检修人员都要严格按照相关的规定来进行工作，以保证汽轮机组的正常运行。

2.3 安装振动保护装置

安装振动保护装置是建立在智能化的监测装置基础之上的，有效处理工业用汽轮机振动故障的措施之一。在汽轮机的振动故障中，很大部分的危害都主要来自于振动导致的各种零部件松动而造成的汽轮机组中各种连接部件和设施设备损坏。由于工业用汽轮机的转速和功率都比较高，汽轮机的运行也多采取自动化的技术，因而在对其进行检测时，如果发生异常就要及时切断电源，防止因漏电而产生更为严重的事故。基于这种情况，在对汽轮机组设置智能化的监测装置之后，还要相应的安装振动保护装置。在汽轮机组的正常运行过程中，当智能化的监测装置检测到发生异常的振动频率，就会发出报警信号，在通知工作人员找我情况的同时，振动保护装置可以对相关的设施设备及时切断电路以保证整个设施设备系统的安全，并且为维修人员提供方便。

2.4 提高维修人员的技能水平

提高维修人员的技能水平是有效处理工业汽轮机振动故障的重要条件。除了从设施设备的角度来处理振动故障以外，还可以从维修人员的角度来采取措施。在现阶段的我国工业生产过程中，由于自动化技术的大量应用，汽轮机的振动故障大多数产生原因都是相同或相似的，长此以往，检修人员对于突发状况的应变能力就会下降。而随着科学技术的发展，未来的工业生产会应用到越来越多的先进技术和设备，维修人员需要不断提升自己的专业知识和技能，以便更好地对工业用汽轮机的相关故障进行维护和检修。提高维修人员的技术水平，要让维修人员自己意识到学习和自我提升的重要性，并加以及时的培训和学习，进而保证汽轮机的振动故障能够及时处理，保障工业生产的正常进行。

3 结论

综上所述，因汽轮机的性质和技术的使用能够满足现代工业生产的需要，因而在工业生产中具有重要的作用。通过材料刚度检测、设置智能化监测装置、安装振动保护装置、提高维修人员的技能水平等措施，能够及时对工业用汽轮机产生的振动故障进行及时处理，不仅能够保证汽轮机的正常运行，还能够提高工业生产的效率，促进我国工业的发展和經济效益的提高。

参考文献：

[1]王尧，詹培德，张文杰.工业汽轮机振动故障的分析与处理[J].化工管理，2020（22）：159-160.

[2]王成. 工业汽轮机轴向碰磨处理[J]. 建筑工程与管理，2019，1（4）.

（沈阳德瓦特汽轮动力有限责任公司，辽宁 沈阳  110020）