汽轮机运行中振动大原因分析及应对措施

尤亮安

摘 要：在汽轮机运行的过程中，会发生振动的现象，通常来说，合理范围内的振动是正常的，一旦超过振动范围，则会造成机械故障，因此需要对其进行重点关注和监测。对于异常振动需要认真分析产生的原因，采取最有效的方式，同时也需要定期检修和维护，避免出现异常振动的问题，为火电厂的正常生产提供安全有利的条件。

关键词：火电厂;汽轮机;运行振动;原因分析;应对措施

1 前言

汽轮机运行的振动是不可避免的，只要在规定范围内即视为正常运行。但由于很多原因，这些振动会超过特定的范围，影响发动机的正常运行，进而影响发电质量。由此可见，汽轮机的安全使用是非常重要的，一旦汽轮机在运行过程中发生振动，那么就需要对其进行全面检查，找出存在的安全隐患，这也是提升火电厂汽轮机运行安全性的重要途径。

2 汽轮机发生振动的原因分析

2.1气流振动

在汽轮机运行的过程中，会受到气流的波动引发汽轮机震荡，产生这样的震荡原因有很多，下面进行列举：（1）顶隙激振，为了能够提升汽轮机的工作效率和性能，很多专业设计人员都会通过增加汽轮机的级数和转数来实现。但是，当汽轮机的级数和转数提升，就会对转子跨距产生影响，使得跨距变大，临界转速降提升，转速又会使得临界和工作转速增加，进而影响轴系统的稳定性。转子弯曲大部分都是由于气流间隙发生改变产生的，如一端间隙减小，另一端间隙变大，这样变小端的热效率就会随着间隙逐渐变小而增大，而变大端的热效率就会逐渐减小，进而形成漩涡气流，给汽轮机带来较大的振动。（2）叶轮流通中的作用力。如果叶轮围带和壳体之间存在较大的间隙，而转速恰巧为基频的2.5倍，那么就会出现汽轮机运行不稳定的问题，叶轮会产生失稳力。如果叶轮带泄流量保持不变，那么就会对围带造成一定的磨损，活塞式密封流动也会产生切向力。出口处的间隙会逐渐变大，进而使得切向力增大，最终造成汽轮机的振动逐渐剧烈，而这时叶轮围带自身的力会对转子的动力产生一定的影响，磨损环和叶轮围带会提升切向速度。气流激振这个问题通常出现在高参数的高压转子中，涡动进洞大部分都是超前的，轨迹为椭圆形，在发生振动的过程中会逐渐向偏心率靠近，设备的自振频率像固有的频率靠近。当流体激振稳后，转子的方向会与自激振动方向保持一致，在轴承传感器中一般不会出现较大的振幅。

2.2 因转子受热弯曲变形而导致异常振动

汽轮机的转子在高温的情况下，就会发生变形弯曲，进而引发异常振动。在这个问题中，导致高温变形的原因有很多，最为主要的就是转子自身散热不均匀或者是自身的热量过高等因素。在汽轮机正常运行的过程中，冷空气、水汽都会渗入到汽轮机的 汽缸中，与 汽缸之间形成较大的摩擦，进而产生较大的热能，这些热能就会蔓延到转子上，使其受热变形。当转子发生变形时，就会对整个汽轮机组的运行造成影响，使得汽轮机组出现异常的振动。这种振动如果没有及時发现和处理，就会导致汽轮机故障，转子运行失衡，离心相位改变，轴弹力和离心力共同作用，会对转子带来大幅度颤动，产生巨大噪声，这也是汽轮机运行过程中发生故障的重要原因。

3 改善汽轮机振动的应对措施

3.1 提高故障预警、分析能力

在火电厂汽轮机正常运行和生产电能的过程中，发生振动是比较常见的现象，而这种振动也是设备发生故障的预警标志。当设备发生异常的振动，则说明机组可能存在一些异常的问题。造成这种振动原因还有可能是汽轮机组安装不合理造成的。因此，为了避免在设备运行过程中出现异常振动的问题，可以通过对汽轮机安装过程进行详细检查和监督来实现。在新安装设备时，要对各种轴承振动的标准进行测试，通过测试后才能投入使用。如果在测试过程中发现问题，需要对设备进行分析和判断，找到故障或者安装不合理的位置，采取相应的解决办法，然后将设备振动调至合理范围内再进行投入使用。

3.2 解决油膜振荡故障

汽轮机在运行过程中还会出现一些油膜振荡的问题，这些问题如果没有得到及时的解决，就会引发汽轮机较大的运行故障，因此采取相应的解决措施是非常必要的。对于油膜振荡故障的解决方式有很多，例如：（1）增加轴瓦比亚处理;（2）尽量缩小轴瓦顶端之间的间隙，延长轴瓦成合金的宽度;（3）尽量避免轴径和轴瓦之间的接触，二者之间的角度应该控制在300～400内;（4）减少润滑油的粘连程度;（5）将汽轮机的转子位置调到平衡状态。

3.3 对气流不均形成气流激振采取的处理措施

当汽轮机出现气流激振故障时，需要在分析和检查故障的过程中根据相应的数据绘制汽轮机振动曲线，从而有利于分析发生故障的实际情况。这里相关数据指的是给水量、负荷速率等相关数据，对这些数据进行调整并将记录的数据描绘成汽轮机运行曲线。对于上述参数进行调整会造成不同的气流激振结果，对这些结果数据进行记录对比分析，能够清晰的明确如何抵消气流激振的调整方式，有效避免气流激振产生的影响。降低负荷率能够使得气流激振影响降到最小，从而保护汽轮机的正常运行。

3.4 解决转子发生热弯曲故障

汽轮机在长时间保持运行的状态时，转子会因为自身原因或者转速的原因产生较大的热量，进而发生弯曲，最终影响汽轮机的运行。因此当转子在受热弯曲时，一定要及时更换新的转子，这样才能有效缓解汽轮机发生异常震动的现象，保证汽轮机正常运行。

为了能够有效避免汽轮机发生故障，不仅要在安装设备的过程中进行严格检查和监管，还需要确保技术人员的经验丰富。要能够站在不同的角度，强化对安装过程的控制和监管力度，这样才能确保设备安装合理、正常运行，为发电厂生产提供安全保障。当汽轮机出现故障时，工作人员一定要及时分析故障和排查原因，并且根据实际情况采取有效地解决措施，在日常的维护过程中要做好维护记录，为后续检修工作提供有力参考。

3.5 提高机组膨胀和温度的措施

汽轮机组受热膨胀的原因有很多，如不均匀受热、温度不稳定等，都是引发膨胀的关键因素。故为了有效避免和解决这一问题和故障，需要机组的检修人员定期检查和更换顶升系统。在对汽轮机组设备进行操作之前，要对其进行充分地预热，使得 汽缸的温度恒定。此外在日常维护的过程中要重视润滑油温度、轴封温度等，如果温度出现异常，则需要采取地控制温度措施，最好的方式就是创建一套完整的自动温控系统，这样就能有效避免温度骤变而引发的故障问题。

结语

总之，为了能够有效避免汽轮机的异常振动问题发生，需要在日常检修工作中提高监测的力度，以便于能够及时发现异常振动。在火电厂的机械设备维护中，要设订好计划，根据实际情况采取适合的检修方式，总结在工作中出现的异常振动原因，并进一步研究和更新处理机制，提高汽轮机的正常运行效率和质量，为我国火力发电行业的发展提供更好的参考依据。

参考文献：

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[3]廖申丁. 火力发电厂汽轮机轴承振动大的原因分析及处理措施[J]. 机电信息， 2019， No.605（35）：89-90.

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