汽轮机高压缸振动缺陷处理分析

翟玉海

摘  要：高压缸是汽轮机的主要组件之一，在汽轮机的正常运行中发挥着重要的作用。现阶段，汽轮机主要应用于我国的发电厂以及电力企业中。高压缸的正常运转，不仅能够保证汽轮机正常发挥作用，还能够有效保证电力企业的生产安全。本文以汽轮机高压缸为主要研究对象，着重对汽轮机高压缸振动缺陷处理进行研究和分析，旨在保障汽轮机的运行安全，提高企业的生产效益。

关键词：汽轮机;高压缸;振动缺陷

前言：电力资源市场需求的提高，给发电厂和电力企业造成了巨大的生产压力。汽轮机作为发电以及生产电力的主要设备，需要保障其运行安全，才能够更好的满足企业生产和电力供应的需求。高压缸的振动故障，是容易影响汽轮机正常运行的主要因素之一，会严重影响汽轮机的运行安全。对汽轮机高压缸的振动缺陷处理进行分析，能够为我国电力企业的运行和生产提供借鉴的经验。

一、汽轮机高压缸及其振动故障

（一）汽轮机高压缸的具体含义

高压缸是汽轮机的主要构件之一，现阶段应用于汽轮机中的高压缸主要分为单流和双流两种。高压缸本身需要在高温高压下进行工作，保障高压缸的运行安全，对保障汽轮机的运行安全具有重要的作用[1]。而由于高压缸本身的结构较为复杂，在对其进行设计和制造时，不仅需要充分考虑到高压缸在安装后的实际应用效果，还要考虑到高压缸体的受力情况，保证高压缸能够在汽轮机中实现安全运行。现阶段，在发电厂以及电力企业的生产检查中，高压缸的运行检查也逐渐成为非常重要的内容。

（二）汽轮机高压缸振动故障产生的主要原因

振动故障是汽轮机高压缸最为常见的故障问题，现阶段越来越多以光热发电为主要生产电力形式企业的出现，使得太阳能光热汽轮机得以被广泛应用[2]。这种类型的汽轮机以高温超高压、双缸、单向轴向排汽为特点，高压缸是该类汽轮机的重要组成部分。针对汽轮机高压缸中常见的振动故障问题，其发生原因主要体现在以下几个方面：

1.高压轴振大

高压轴是高压缸运作的基础元件，在汽轮机组的运行中，由于机组在进行升负荷的过程中增大了管道力和力矩，这种作用力反过来使汽轮机发生推偏，使得原本的汽轮机动静间隙发生了一定的变化，再加上汽轮机本身动静径向间隙的安装值比较小，在实际运行中就会导致汽轮机的高压缸产生动静摩擦，而由于高压缸轴承的稳定性不强，很容易产生较大的振动幅度[3]。

2.齿轮箱高速轴振大

齿轮箱高速轴振大，也是主要由高压缸动静摩擦引起的，当发电机轴与过渡短轴靠背轮处的跳动量过大时，就会引起发电机的浮动油档处发生动静摩擦，进而引发齿轮箱低速轴振的较大波动。

3.高压缸排汽端轴振大

高压缸压排汽端轴振大，主要体现在高压缸压缸的膨胀值变化上。这种振动的产生原因也主要是由于摩擦引起的。当高压缸受热膨胀的量增加，导致阻力也相应增加，就会直接使得径向的间隙发生变化，引起动静摩擦，还有高压缸进汽管道热膨胀不均匀对高压缸前后左右侧缸膨胀方向不一致，引起高压缸动静部分间隙发生变化，引起动静摩擦，引起高压缸振动大。

二、汽轮机高压缸振动缺陷处理的具体分析

高压缸的振动缺陷，会直接使得汽轮机组因振动而发生跳机的情况。这种情况不仅会影响企业的正常生产，还会威胁到生产以及人员的安全。在明确汽轮机高压缸振动缺陷的产生原因之后，为了更好的保障电力企业的生产安全和质量，就要及时对其进行处理。在对汽轮机高压缸的振动缺陷进行处理时，主要可以从以下几个方面来入手：

（一）太阳能光热汽轮机组简介

太阳能光热汽轮机组是应用于光热发电的主要运行机组之一，这种机组在实际的运行中主要采取的是双缸、双转速中间再热的形式，借助减速器将高速汽机与发电机相连接，进而实现发电目的的汽轮机组。太阳能光热汽轮机以50MW超高压、高温、一次中间再热为主要的特性，在实际的应用中能够起到良好的发电和调峰效果。然而在使用一段时间之后，由于汽轮机的振动导致的频繁跳机情况，给企业的实际电力生产造成了一定的影响，需要对引起汽轮机振动故障的组件，也就是高压缸产生的振动问题进行合理的分析并处理，才能够有效保证电力企业生产的正常运行。

（二）振动情况及特征

当汽轮机振动故障时，通过对故障发生的原因以及具体的情况进行记录和分析，可以得到以下几个方面的特征：首先，轴振是汽轮机高压缸产生振动的主要部位，在对轴承的振动频率进行及时的观察和记录之后可以发现，轴振以工频成分为主，因而可以判断其主要是由于工频振动引起的通频幅值增大。其次，在对整个汽轮机组的振动情况进行观察之后可以发现，汽轮机组轴系中产生振动的主要部位，是齿轮箱低速軸与电机的轴振异常，但在这种异常情况中，汽轮机本身的低压轴振以及齿轮箱高速轴振的变化却比较小。第三，在汽轮机组发生振动时还可以发现，在机组的降速过程中，齿轮箱低速轴以及电机轴承的振动幅度要远大于机组的升速过程。第四，在整个汽轮机组发生振动异常情况时，轴承的金属温度以及回油温度并没有发生明显的异常变化。再加上该故障问题曾多次出现过，在机组负荷升高，气缸温度升高后机组振动快速增大跳机，说明机组缸内动静部分发生摩擦。第五，在高压缸前后左右侧架设百分表测量时，汽缸前后左右侧膨胀位移值不一致有偏差。综合以上这些振动故障的显现特征，可以判断汽轮机组高压缸的振动故障问题主要在于高压缸前后轴承及电机或者齿轮箱低速轴部分。

对汽轮机组运行中存在的振动异常情况进行及时的记录和分析，不仅能够及时找到解决异常问题的措施，还能够积累判断异常情况的经验，更好的保障电力企业的生产运行安全。

（三）振动缺陷的处理措施

针对汽轮机高压缸存在的振动缺陷问题，在对其进行处理时，要想保证处理的效果，最主要的就是依据振动故障产生的不同原因，对发生异常的部位进行及时的检查和修复工作。在对汽轮机高压缸的振动缺陷进行处理之前，首先要明确高压振动产生的主要原理：汽封径向间隙内汽流有较大的周向速度、转子与汽封存在不均匀径向间隙、轴承稳定性不足都是可能导致高压振动的主要机理。

针对高压振动问题，可以采取的处理措施主要包括以下几种。第一种主要是将高压的前轴封前两列汽封圈更换为防旋汽封，用以达到降低汽封内汽流的轴向速度点目的;第二对汽轮机高压缸部分的通流径向间隙进行适当的调整，在补偿汽缸中心变化值的同时，也能够消除汽轮机高压部分转子与汽封的不均匀径向间隙问题。但这种处理方法也存在一定的问题，那就是会增加漏气量和机组的热耗，径向间隙的调整要综合考虑;第三种则主要是通过应用进口轴承的优化方案、使用稳定性更好的轴承;第四择机进行开缸处理，调整汽封通流间隙，加装旋转汽封等措施;第五对高压缸进汽管道进行设计改造，调整进汽管道支吊架，减少进汽管道热膨胀对汽缸的不均匀推力。

针对齿轮箱低速轴振问题，在对其进行处理时，首先要对发动机的浮动油档以及油档间隙进行仔细的检查，尽量消除碰磨给汽轮机组造成的影响。其次，加强对低压缸滑销系统的检修工作，保证系统的各项运行参数能够满足实际的设计和运行要求。第三，在齿轮箱运行中，为了达到减少低压排汽端产生的轴振问题的目的，不仅可以采用运行磨合动静间隙的目的来消除摩擦振动，还可以通过减少中压进汽的温度参数，来对振动幅度和频率进行控制，并多次小量的进行磨合，尽量避免再次出现汽轮机组跳机的情况。

通过以上几种措施大的处理，汽机高压缸振动大的问题已消除，投入运行后在高低负荷及各工况下运行高压缸、减速器高速轴、减速器低速轴振动都在允许范围内，在没有发生因高压缸振动大跳机问题。

结论：综上所述，处理好汽轮机高压缸的振动缺陷，能够对保障汽轮机的正常运行起到重要的作用。越来越高的电力资源市场需求，需要发电厂以及电力企业保障安全生产，提高自身的生产质量和效率，才能够更好的促进电力资源的供应和电网的运行。针对汽轮机高压缸存在的振动故障问题，不仅要及时采取有针对性的措施来解决，还要做好安全运行的保障和监督工作。

参考文献：

[1]于鹏杰，宋国梁.汽轮机高压转子振动波动分析[J].化学工程与装备，2020（10）：204+213.

[2]刘袁新.某9F多联供燃气能源站项目配套汽轮机振动故障分析和治理[J].内燃机与配件，2020（16）：131-134.

[3]焦利峰，何國安，周涛.330 MW汽轮机组高压转子突发性振动诊断及处理[J].内蒙古电力技术，2019，37（03）：91-93+97.