汽轮机震动的原因及处理分析

张胜良 华电莱州发电有限公司

受汽轮机振动较大这一因素影响，会导致汽轮机出现不同程度的老化及磨损等现象，虽然说汽轮机振动难以完全消除，但是，将振动控制在一定范围的情况下，则能避免严重影响汽轮机正常运行，此时汽轮机振动危害也可以忽略不计。汽轮机运行过程，有很多因素都会造成异常振动现象，如设计失误、装配不当、零部件处于疲劳寿命极限等。一旦汽轮机轴系中心有变化情况出现，与原来平衡位置处于偏离状态，而在偏离超过一定范围的情况下，较大异常振幅就会随之产生，致使机组内部动、静摩擦不断加剧，汽轮机异常振动就会越来越大，在此种振动问题恶性循环的情况下，机组零件松动问题就会逐渐产生，老化磨损情况也会愈发严重，严重损害企业经济效益。

一、汽轮机组产生震动的危害

汽轮机组是热电厂最重要的设备，当汽轮机组发生超出规定的震动时，会对电厂整个系统的运行造成致命的影响，轻则造成发电质量的降低，重则造成发电厂无法供电。汽轮机组发生震动造成的危害如下：

（一）汽轮机震动导致转子轴封发生严重磨损

当汽轮机出现震动时，转子端部轴承会出现磨损严重的情况，发电机组整体密封性能将会遭到破坏，最终会造成低压缸进入空气等问题。当机组发生密封破坏的同时，如果没有采取相应措施进行控制时，将会造成高压端的轴封密封不严泄漏，导致转子相应部位发生高温受热，因部分位置高温受热，造成转子弯曲。密封的破坏，会对轴系表面润滑膜造成破坏，降低了轴系的润滑效果，致使轴瓦表面钨合金发生融化现象。另外，由于密封的破坏，也导致机组漏气降低机械效率，造成了能源的浪费。

（二）汽轮机震动导致隔板之间气封磨损

当汽轮机出现震动时，隔板之间气封会出现磨损严重的情况，会加大机组的漏气，造成转子轴向力不断加大，导致转子端部的推力瓦受力严重，推力瓦表面的钨合金发生融化情况。

（三）震动造成热电厂经济性能降低

汽轮机是将热能转变成机械能，机械能又带动发电机进行发电，因此，发电系统产生热能越高，发电系统发电效率就越高，经济效益也越高。当汽轮机运行过程中，汽轮机气封的间隙不大时，汽轮机热效率就会高，反之，由于气封间隙过大导致漏气，会降低汽轮机的热效率。汽轮机气封的间隙大小，与机组震动情况存在直接关系，如震动太大，会增大气封的间隙，造成机组热效率降低，最终降低了电厂的经济效益。

（四）震动会间接、直接导致设备产生故障

汽轮机的震动如果过大，会造成汽轮机组上仪表、传感器等控制检测设备不能正常的工作，工作过程中会出现错误的动作，致使汽轮机发生停机等事故。另外，发电机转子在震动的作用下，会出现绝缘损坏，发电机在工作过程中，由于绝缘的损坏，会导致机组整体温度的升高，致使绕组因高温烧毁短路，造成发电机报废。汽轮机出现震动故障，是汽轮机维护中最难的问题，因为汽轮机的震动引发原因是多种多样的。我们要想解决汽轮机的震动故障，就必须找出产生震动的原因，根据产生的原因进行分析，通过分析结果才能制定相应的措施。

二、汽轮机振动大原因

（一）油膜失稳

油膜失稳的类型主要包含以下两种，即半速涡流、油膜振荡，低于两倍第一临界转速的转子转速，就会有半速转捩发生，在增加速度的情况下，上述情况会缓慢出现。通常来说，在最大转速下，油膜不稳造成的振动现象会持续出现，或者也会在转子转速达到一定值的情况下出现消失现象。

（二）气流振动

气流不同的情况下，也会产生差异化振荡原因。在工作转速越接近临界转速的情况下，此时轴系统会呈现出越好的稳定性，但值得注意的是，在临界转速较高的情况下，不能保障汽轮机工作效率要求得以充分满足，此时一些工作人员就会选择汽轮机级数改变的方式进行应用，借此使跨距增大，达到工作效率提升目的，而这一过程就会有通流部两侧径向间隙有较大误差出现，增加轴径所受切向力的同时，正向涡动随之产生，磨损转子，致使转子出现弯曲现象，随之更大的径向间隙就会出现，流动切向力也会进一步增加。

（三）膨胀不均

一般来说，汽轮机工作环境通常都是以高温状态位置，而对于汽轮机机组零部件来说，具备的一个显著特性就是热障冷缩，所以在整体加热和受热环节，难以为整体的均匀受热提供保障，此时就会导致汽轮机各部有不均匀热膨胀现象出现，这一过程轴承位置偏移极易发生，影响刚度的同时，机械振动问题随之出现。

（四）动静摩擦

汽轮机振动最严重的一个因素就是动静摩擦，如果有动静摩擦问题发生，汽轮机内部零件碰撞概率极易增大，加剧汽轮机振动情况的同时，受剧烈振动影响，更剧烈的动静摩擦就会因此出现，导致负反馈效应随之产生，这一过程如接触式汽封及轴承等直接接触的零件，永久性弯曲形变问题极有可能会发生，严重事故就会随之产生。

三、汽轮机常见异常振动的处理措施

（一）油膜失稳振动的处理

为确保油膜失稳问题能够得到快速鉴别，可对涡动频率变化进行及时检测，因油膜失稳出现的原因通常是以轴系不具备良好稳定性为主，加之缺少足够的系统阻尼，所以在解决油膜失稳造成的振动问题时，需要设计人员设计汽轮机环节，充分考虑对比压及负载，避免设置过宽的轴承宽度，基于运行原则的遵循为出发点，在轴承宽度方面可适当减小，同时还可在轴承承载系数方面适当提升，这一过程应注意，轴承承载系数过大的情况下，润滑油黏度会降低，油膜厚度也会逐渐减薄，升高工作环境温度的同时，也会加快油质老化现象，所以具体设计过程应对轴承承载系数利弊进行充分考虑。除此之外，还应在相关工艺检查及控制方面加强，加之汽轮机轴承维护工作的定期开展，使油膜失稳问题得到有效防治。

（二）气流振动的处理方法

气流振动处理难度较大，通常情况下，为确保处理能力及处理质量有效提升，应对汽轮机振动现象及强度进行深入分析和研究，同时注意至少一年时间内汽轮机运行数据的编制，通过数据曲线图的绘制，对曲线变化及幅度进行分析，进而将气流强度分布明确出来；与此同时，还应注意负荷变化速度的降低，借此避免受过快负荷变化因素影响而产生振动现象。除此之外，因轴向旋流为气流振动的主要问题，为确保这一问题的产生得到有效防止，可选择扰乱轴向旋流的方式进行应用，使失稳界限转速有效提升。在进行初步设计时，设计人员可对大轴颈偏心率轴承进行应用，同时也可在几何形状方面进行改变，使振幅有效降低，同时将轴向旋流扰乱，为高速及稳定运转的汽轮机提供帮助。

（三）膨胀不均的处理方法

在监测并预防膨胀不均造成的振动现象时，预期目标极易达成，具体来说，如果气缸和热压力间有受力不稳情况出现，检查及预防即可开展；而对于正式投入运行之前的汽轮机来说，应对疏通管道进行认真检查，并且在输水过程应注重管道清理工作的及时开展；在出现膨胀不均振动问题的情况下，应对汽轮机各部零件变形情况进行检查，及时更换有问题的零部件，与此同时，还应在汽轮机膨胀不均与参数设置不正确是否相关方面进行研究，如果是因参数设置不正确而造成汽轮机膨胀不均问题，应对设备参数进行及时调整，同时在设备使用时间方面加以关注。

（四）动静摩擦的处理方法

受动静摩擦因素造成汽轮机振动问题时，需要机组设计人员基于设计原则的遵循为出发点，对汽轮机运行时各项参数进行认真计算并考虑；而对于运行过程的汽轮机来说，需要机组人员注意操作规程的严格遵守，避免对汽轮机工作效率过于盲目追求。日常维护过程，应在润滑油及时补充方面加以注意，帮助汽轮机润滑性有效增强。值得注意的是，运行一段时间的汽轮机，不可避免会有局部摩擦问题产生，所以应注意定期检查工作的积极开展，在发现存在严重摩擦的情况下，应采取有效措施进行制止和解决，如及时更换摩擦严重的零部件等，避免受摩擦影响而严重阻碍机组正常运行。

四、结束语

通过对汽轮机运行过程中出现的问题进行分析总结，及时判断汽轮机振动高的原因，并结合实际情况进行调整优化，及时有效地解决了汽轮机振动高的问题，为汽轮机长期运行积累了宝贵的经验，从而确保机组长周期稳定运行。