空压机组汽轮机振动大的原因分析

沈峰

[摘    要]近年来，随着工业生产规模的日渐扩大，各个工业企业都在积极探索人工生产向机械生产的转变，很多工业企业内都配备了各种的生产设备，给予了生产以一定的设备保障。一些工业生产企业中，空压机组汽轮机是重要的设备配置，因为处于高强度、长时间的运转条件下，空压机组汽轮机常常会由于各种的操作、环境等问题而引起异常振动，影响了设备的可靠运转。因此，对空压机组汽轮机异常振动的原因展开了详细的分析，从这些角度给予了适当的振动预防和控制，有利于提升设备运转的可靠性。

[关键词]空压机组;汽轮机;异常振动;原因;处理

[中图分类号]TK268 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）08–0–03

[Abstract]In recent years， with the gradual expansion of industrial production scale， various industrial enterprises are actively exploring the transition from manual production to mechanical production. Many industrial enterprises are equipped with various production equipment， which provides a certain degree of equipment guarantee for production. . In some industrial production enterprises， the air compressor steam turbine is an important equipment configuration， because under high-intensity and long-term operation conditions， the air compressor steam turbine often causes abnormal vibration due to various operating and environmental problems. Affect the reliable operation of the equipment. Therefore， a detailed analysis of the reasons for the abnormal vibration of the air compressor unit steam turbine is carried out， and proper vibration prevention and control are given from these perspectives， which is beneficial to improve the reliability of equipment operation.

[Keywords]air compressor; steam turbine; abnormal vibration; cause; treatment

近年来，很多企业在生产中都配备了空压机组汽轮机，经由这一设备与其他设备的高度配合，不仅提升了整体的生产效率，更是给企业创造了巨大的效益。但空压机组汽轮机的构成十分复杂，再加上在使用和运行中的高要求和高标准，一旦某一零部件出现了故障，或者存在不恰当的操作行为，势必会导致空压机组汽轮机面临运行不稳定、故障频发的问题。根据调查，振动过大是空压机组汽轮机最为常见的故障，引发这一故障的原因有多种，在预防方面应有针对性地加以控制，保持空压机组汽轮机最佳的运行状态。

1 空压机组汽轮机概述

工业生产领域的汽轮机使用非常多，伴随着汽轮机发展过程中的电能资源需求量同步增加，导致很多的汽轮机无法保持稳定的运行状态，可能会出现异常振动的现象。如果汽轮机的振动异常情况长期得不到及时有效的处理，势必会引起汽轮机的安全故障，因此，各个工业企业在汽轮机的使用中，要重视对振动故障的处理和判定。在汽轮机的振动故障排查时，需要由专业人员在汽轮机运行的初始阶段来进行相应的检测，以消除潜在的故障。汽轮机在运转的过程中往往会伴随着基础的沉降导致的与空压机组中心的偏差，油品质的下降以及在设备持续运转的过程中一些零部件的磨损和损坏等问题，都会造成汽轮机的振动异常。根据生产领域的汽轮机运行和使用情况，由疲劳等机械问题所引起的汽轮机振动过大故障虽较为常见，但环境异常所引发的振动过大故障出现的几率则更高。伴随着空压机组汽轮机的运行，压缩机中的叶片往往需抵抗高转速以及巨大的离心负荷对其所造成的机械负荷作用力，如果出现了过度磨损，汽轮机将伴随着抖振的问题。

2 汽轮机振动产生的危害

2.1 轴封磨损

当空压机组汽轮机运行中的振动过大时，势必会伴随着严重的轴封磨损问题，当出现了轴封磨损的情况以后，汽轮机的密封将被破坏，在汽轮机的运行中，外漏气异常增大，当蒸汽进入了轴系以后，润滑油中所混入的水分含量偏高，油膜被破坏，轴瓦乌金熔化，运行中的漏气损失十分大。此外，在振动偏差的情况下，隔板汽封的磨损加剧，级间漏气和转子轴向力都同步增大，汽轮机无法保持最佳的运行状态。

2.2 滑销系统磨损

滑销系统作为汽轮機中的重要构成，当在汽轮机的运行过程中出现了振动过大的情况以后，同样会加剧滑销系统的磨损。从汽轮机机组的总体构成来看，滑销系统的存在是为了实现汽轮机汽缸和轴承外壳的固定，当在汽轮机运行的过程中出现了异常受热或者冷却的情况以后，滑销系统的调整使得机组可能会出现一定的收缩或者膨胀。当汽轮机的振动处于不正常情况时，滑销系统的磨损将加剧，增大了汽轮机运行中的安全风险。

3 空压机组汽轮机振动大的原因

3.1 转子受热弯曲变形而导致异常振动

汽轮机的运行过程中，振动异常十分常见，零部件问题、操作失误等都会导致振动过大。根据汽轮机振动异常的原因分析，转子受热弯曲变形是一个重要原因，在生产领域由这一原因而导致的振动异常故障出现频次非常高。但转子受热弯曲变形往往是由多种因素所导致，具体包含：转子散热性能不佳、自身过热等。根据空压机组汽轮机运行原理，在汽轮机的运行过程中，冷空气与水汽陆续进入汽缸以后，也就存在与汽缸之间的巨大摩擦力，而这一摩擦作用下也伴随着大量的热能产生，如果这些热能无法及时散发出去，势必出现转子的受热弯曲和变形。当转子出现了受热弯曲情况以后，汽轮机机组的正常运行也将受到影响，而此时将导致汽轮机的振动偏大，如果没有及时发现这种振动异常并加以有效处理，整个生产过程中将会面临一定的生产风险，甚至会造成严重的损失。转子受热弯曲的情况下，轴弹力势必会出现明显的变化，无法保持原状，转子不平衡且离心相位也处于异常情况下。当轴弹力与离心力能够相互抵消时，转子的振动幅度相对较小，这种振动异常对于汽轮机正常运转的影响相对较小，而如果二者无法相互抵消甚至出现了叠加现象，意味着转子的振动幅度非常大，对汽轮机的损害也相对较大。

3.2 由于气流不均产生气流激振

当汽轮机运行中存在气流不均的现象时，随着汽轮机的持续运转，将同步产生气流激振的问题，导致汽轮机的振动异常，根据汽轮机的使用情况，气流不均所引起的振动故障也十分常见。企业的生产作业中，当汽轮机机组在运行的过程中保持长时间的负荷增加状态时，一旦其负荷超出了临界值，将使得汽轮机的轴振动伴随着这一运行趋势在极短的时间内快速增大。当汽轮机机组的负荷在临界点以内时，汽轮机的振动将相对弱一些。根据汽轮机的运行经验，汽轮机振动频率与高压转子一阶的临界转速相等或者略小，所产生的气流激振为正向涡动，在高压转子部位较为常见，但一些特殊情况下，这一现象也可能出现在中压转子部位。气流激振的产生，往往是因为汽轮机运行时，气道中的气流均匀性不足，叶片无法保持均匀的受力状态所导致。如果汽轮机存在轴封不严密的情况，同样可能会出现气流激振的现象。

3.3 因摩擦振动而导致转子热弯曲变形

由于汽轮机的特殊运行状态和运转原理，使得汽轮机运行的过程中势必会出现一定的摩擦振动现象，虽然摩擦振动现象对于汽轮机正常运行的干扰相对较小，但对于汽轮机转子的危害却非常大。在摩擦振动作用下，汽轮机转子的受热无法保持均匀，将会引发局部的热弯曲，转子不平衡现象明显，增大了汽轮机的振动异常故障几率。

3.4 由于转子剧烈振动产生油膜震荡

汽轮机在运行的过程中，转子的转动速度也是运行状态的一个重点性评估指标，当汽轮机的运行功率偏大的情况下，势必伴随着汽轮机转子的高转动速度，也就同步增大了汽轮机的振动幅度，严重时甚至会引起汽轮机相关部件的破坏。因此，转子剧烈振动所产生的油膜震荡，同样会加剧振动异常和危害，导致汽轮机无法保持其正常的运转状态，相应的参数不正确且故障几率增大。

4 汽轮机常见异常振动的处理措施

4.1 对转子热弯曲故障所采取的处理措施

因为空压机组汽轮机运行中的振动异常故障，为确保故障处理的及时性和有效性，应针对引发汽轮机异常振动的原因，来采取恰当的故障处理对策。对于转子热弯曲所导致的异常振动，应从以下方面来预防。

（1）设备的安装工作进行中，安装人员必须要严格遵守相应的安装规范和要求，比如，使用钢丝校准轴线，提高安装的准确性和质量。

（2）纵向中轴线前后要进行预埋位置的精准设置，并对螺丝加以适当调整，设置对应的钢丝架，使用钢皮来进行洼窝两侧长度的测量，保持两侧长度完全相等。

（3）复测工作中，针对横向找平处理，可直接使用水平仪，为保障测量结果的准确性，应在洼窝面上进行水平仪的放置，在竖向方向由专业人员来加以调整，使得轴承座的水平性符合测量规范性要求。

（4）对全部机组加以全面排查，当排查中发现了问题后，立即进行相应的处理。只有保障了安装的正确性，才能够使得汽轮机轴承的纵向和横向稳定性都得以实现，也就避免了在汽轮机运行中因为转子受力不均匀而导致的摩擦加剧，避免转子热弯曲所导致的振动异常。但如果汽轮机使用时出现了转子热弯曲，要立即进行转子的更换。

4.2 对气流不均形成气流激振采取的处理措施

针对汽轮机的气流激振故障，在汽轮机的运行过程中，也需要对这一类故障引起足够的重视，并保障处理的及时性。在组织相关人员进行故障的排查时，结合所采集到的故障数据和信息来进行，绘制对应的振动曲线，在该曲线绘制出来以后详细分析汽轮机的振动情况，与正常运行状态下的參数加以对比，适当对给水量和负荷速率等指标加以调整。根据汽轮机的运行调查，在不同的调整幅度和方式下，对气流激振的控制效果也存在着明显的区别，具体的调整过程中，专业人员要根据记录数据的对比与分析结果，获得能够抵消气流激振的调整方式信息，保障调整的合理性与科学性，适当将负荷速率控制在正常标准内，避开气流激振下的负荷范围，维持汽轮机的正常运转。

4.3 因摩擦振动产生故障采取的处理措施

摩擦振动是任何汽轮机运行过程中都不可避免的问题，究其原因，主要是由于汽轮机的各个部件在运行时存在摩擦，只能够采取恰当的措施加以控制，并不能从源头上将不同部件之间的摩擦问题完全消除。当在汽轮机的使用过程中出现了严重的磨损情况时，将同步伴随着异常振动问题，增大了汽轮机运行中的风险。因此，针对摩擦振动所引起的汽轮机故障，在日常的工作中需定期安排专业人员进行汽轮机各个部件的全面检查，如果发现存在摩擦问题，应进行静摩擦或者动摩擦的有效区分，一旦其摩擦时产生的噪音过大，就要立即上报有关部门并组织专业的维修人员来进行维修。被摩擦损坏的各个部件，都应该立即更换，以避免摩擦的进一步扩大对其他部件的影响。

4.4 对发生油膜震荡采取的处理措施

油膜震荡同样会引起汽轮机的异常振动，在日常的工作中，针对油膜震荡所导致的振动故障，可以通过以下的方式来加以应对：适当增大轴瓦比压，这一控制方式对于油膜震荡的控制非常有效;将轴瓦的轴承合金宽度适当增大，这一调整方式下，轴瓦顶部的孔隙也将同步减小，也就减小了油膜震荡的危害;对轴瓦与轴颈的接触角度加以适当调整，使得接触角度可以符合汽轮机正常运转时的标准规定;在汽轮机机组内选择特定型号的润滑油，一般选用动力黏度偏小的润滑油，以提升机组运行的稳定性，减小振动故障的发生;适当进行转子平衡的保持和调整。

5 结束语

空压机组汽轮机运行中，振动过大的问题对汽轮机的稳定运行产生了巨大的影响，因此，在汽轮机的运行过程中，都要重视汽轮机振动问题的处理，针对不同原因所导致的振动异常，采取有针对性的预防和控制对策，最大程度上发挥汽轮机在生产中的作用。

参考文献

[1] 苏晓峰.空压机组汽轮机振动大的原因分析[J].世界有色金属，2020（5）：255-257.

[2] 权晓军，陈建军，李进龙.分段式水平剖分离心压缩机组汽轮机振动原因探讨[J].神华科技，2019，17（8）：72-74.

[3] 华强.氮气压缩机汽轮机振动值高的原因分析及处理[J].大氮肥，2020（2）：48-50.