电厂汽轮机组振动问题研究与处理措施

樊伟民

（国能太原第一热电有限责任公司，山西 太原 030021）

0 引言

汽轮机按照不同的结构、原理以及用途等分为较多种类，其中高温高压汽轮机的实际应用较为广泛，近年来高温高压汽轮机的进口参数已经得到妥当的改善，但仍然对轴承系统存在较为强烈的干扰，导致轴承系统面临弯曲或损坏的风险，可能会在经济方面造成较大损失。尤其是在蒸气分配较为复杂时，新蒸气会对调节叶片造成一定的阻力，因此需要轴承系统具备更强的稳定性。因此可以说，轴承的稳定性直接影响汽轮机组的稳定性，轴承对于振动十分敏感，若机组振动现象超过所允许的范围，则会导致机组运行停止，大大降低了电厂的工作效率。

1 电厂汽轮机组振动问题的特点

1.1 转子质量不均衡导致的问题特点

转子质量不均衡是电厂汽轮机组出现振动问题的主要原因之一。不同转子之间的质量也存在一定的差异，转子的质量会直接影响汽轮机组的整体性能。若转子出现弯曲情况，但未及时发现，则无法迅速将汽轮机组从弯曲状态中调整出来，在运转过程中机组零件产生摩擦，从而使加工对象与导向板之间摩擦力变大。若此时未进行合理的调度控制，则会导致汽轮机叶片出现变形或膜片出现弯曲，从而直接引发振动问题。并且，汽轮机组在运行过程中，其速度越快，离心力也就越大，其振动问题也将更加严重。对于在轴的方向上出现轴、轴衬或轴承等的振动现象，需要提前在相应位置设置电阻，从而便于对振动幅度的评估。安装动态轴承时若未按照要求，也可能导致出现振动问题。

1.2 轴系无法对中导致的问题特点

电厂汽轮机组在运行过程中，对驱动轴系统的稳定性有较高要求，为防止出现较为强烈的振动问题，需要将相应的零件进行合理安装。在实际运行过程中，若发现侧向反射均匀程度不高，或驱动轴与安装要求的位置之间存在明显差别，需要及时对安装位置进行调整。因驱动轴系统无法对中而导致产生的振动有以下特征：在将两个相邻驱动轴分别安装于其对应的轴承部件时，两个相邻的驱动轴之间若存在一定程度的偏移或出现倾斜的状况，则会导致汽轮机组产生振动问题。由此可以看出，轴承无法对中也可以体现出汽轮机组在运行过程中存在一定轴承偏差情况。为检查出这种振动问题，可以根据实际情况，对汽轮机组的两半联轴器的外圆和开口偏差等进行测量和评定，从而判断是否存在轴系无法对中而导致的振动故障。

1.3 油膜振荡导致的问题特点

由于汽轮机组在电厂中属于较为重要的设备之一，因此若汽轮机组工作稳定性不足，则会导致电厂发电工作整体不够稳定。在汽轮机组出现振动初期，应迅速掌握其振动幅度，并随时进行监督和记录，若发现振动存在不稳定性，需要及时对数据情况进行汇总并分析。若汽轮机运转过程中，转子失去相应的稳定性，则会导致汽轮机组振动混乱，振幅加大。此时则会由于汽轮机组振动的混乱性导致油膜震荡的出现。这种油膜震荡导致的振动主要具有频率低、振幅小的特点。在这一前提之下，若汽轮机组的运行转动速度达到初级临界速度的2倍，则汽轮机组产生的低频振动与初级临界速度相同步。也可以说，当产生共振影响时，汽轮设备所产生的低频振动会被放大，频率得到大幅度提高，从而出现油膜振动。再结合实际情况进行分析可以得知，若汽轮机组发生油膜振动，则会导致其转速变大，共振范围变广。千斤顶轴中的液压压力较低、汽轮机组使用的润滑剂之中含有杂质都可能产生油膜振动[1]。

2 电厂汽轮机组振动问题原因分析

2.1 中心不正导致振动问题

（1）当汽轮机组启动开始运行时，若未留出足够的时间进行机器预热，则会导致汽轮机组升速过快，或产生较大的负荷，使得整个设备自身的调节系统出现问题，或汽缸体在持续加热过程中的膨胀不均匀，并结合汽轮机组中的滑动销系统发挥固定作用，导致气缸在膨胀之后难以顺利运转，汽轮机内部转子出现歪斜，机组出现移位状况，最终导致非正常振动的产生。这也是目前汽轮机组振动问题产生的最主要原因。

（2）汽轮机组在设计的过程中通常严格规定了其入口温度，但若在实际应用中未严格按照规定操作或运行，则会导致汽轮机内部膨胀、汽缸出现变形。此时若将高压轴封抬高，则会导致汽轮机组整体产生轴向移动，当汽轮机的真空度降低时，温度提高，则会导致轴承上移，移动幅度超过了允许发生的范围，则在整个汽轮机组中产生振动问题。

（3）在全方位检查并维修汽轮机组后，相关工作人员应进行靠背轮的安装工作，并在安装过程中检查联轴器的中心点是否正确。若安装操作出现失误，则会导致在设备负载逐渐加大的过程中设备出现较大幅度的振动问题，严重时可能会造成设备出现损坏[2]。

2.2 转子质量不均衡导致振动问题

2.2.1 由于内部转子弹性弯曲所导致的振动

在汽轮机组运转过程中，若叶片出现破裂、损坏、腐蚀等情况，则会导致转子不平衡进而引发弯曲情况。由于弹性弯曲力不断作用于转子上，则会导致汽轮机组出现振动情况。在转子弯曲后，即使未与汽轮机内部的其他零件发生摩擦，也会导致振动的产生。转子弹性弯曲所导致的振动问题与质量不平衡所导致的振动问题有相似之处，主要区别于：这类振动通常为轴向振动，当汽轮机运转速度超过规定值后，其振幅也会有所增加。

2.2.2 由于油膜损坏或不稳定所导致的振动

当电厂汽轮机组长时间、高负荷运转后，轴承油膜的稳固性会降低，甚至遭受一定程度的破坏，油膜破坏后会导致汽轮机组中轴承衬套的黑金燃烧，进而受损，致使轴承在受热后产生弯曲，最终形成汽轮机组整体的异常振动问题。

2.2.3 由于汽轮机组内部零件互相摩擦所导致的振动

导致这类振动问题产生的原因主要是由于汽轮机之间存在较多内部构建，在运转过程中叶片之间出现摩擦，流通轴向错误或预留的空隙不够，以及叶片、隔膜均出现变形等现象，都会导致汽轮机内部出现构建摩擦，从而导致异常振动问题的产生[3]。

3 电厂汽轮机组振动问题解决对策

根据大量实际应用结果表明，电厂汽轮机组若在日常工作中常常出现振动问题，则会降低其实际应用效果，影响电厂整体经济效益，严重时甚至会对设备的安全以及操作人员的生命安全造成损害。更加重要的是，汽轮机组的振动往往是突然发生的，并且会造成一定程度的危害，导致设备在实际应用过程中的安全性降低，影响电厂日常工作的实际开展。为此，电厂管理人员应给予汽轮机组振动问题足够的重视，积极采取相关对策进行预防控制以及解决，具体措施如下：

3.1 建立完善的监控制度

为及时发现汽轮机组所存在的振动问题，相关管理人员应为汽轮机组配备相应的振动测量装置，随时监测轴承以及轴的振动情况，应全天候指派专门监控人员进行看管，避免出现监控死角，从而确保对汽轮机组振动问题的监控具备一定的全面性。在监测到振动问题产生时，应利用相关的警报装置及时发出警报，从而警告相关技术人员，从而采取科学有效的措施对振动问题进行解决，从而有效避免安全事故的发生。除了对于突发情况的监控之外，还应做好日常的汽轮机组管理工作，技术人员应养成科学操作设备的意识，日常对设备进行维护维修，避免安全事故产生。

3.2 采取科学的保护措施

除了及时发现汽轮机组的振动问题并采取措施进行解决之外，还应对汽轮机组形成一定的保护措施。可以采取一定的防振装置，当汽轮机组的振动符合允许的范围之内时，防振装置不会进行干预，当实际的振动幅度超出允许范围后，防振装置应发射脉冲信号，对整个机组回路形成保护，在掌握实际振动情况后拥有可以操控关闭主蒸汽阀的权限，进行紧急停机操作。这样的保护措施可以在振动问题发生后，以最快速度进行解决，保护汽轮机组的整体性能不受影响，仍然可以投入后续生产之中，使其对汽轮机组的保护程度最大化[4]。

3.3 进行技术创新

在电厂日常工作开展的过程中，为提高生产效率，确保生产设备发挥最大效果，相关技术人员可以对生产所需技术进行一定的创新和改造。现阶段，在日常工作开展时，工作人员通常采取直接启动模式控制设备，但是这种控制方法会对设备产生一定的损伤，并且比较容易导致振动问题的产生，因此可以对设备的控制模式进行以下创新：

第一，为解决中心不正所导致的转子热弯曲问题，可以及时更换新的转子，确保新转子在使用过程中不会产生异常振动，从而不会导致汽轮机组的整体振动问题。第二，为解决转子质量不均匀问题，应随时查看汽轮机组的振动数据并进行计算和分析，从而掌握机组的负载数据，进而得知使汽轮机组产生振动问题的工作模式，采取降低负载、避开气流激振的负载范围等策略，有效避免气流激振带来的汽轮机组振动问题。第三，为解决轴系不对称的问题，应随时关注汽轮机组运行状况，当发现异常状况时，应及时检查设备中各零件情况，若发现零件出现磨损应及时进行更换，避免零件摩擦所产生的汽轮机组振动[5]。

4 结语

随着近年来我国社会经济和科技水平的不断提高，我国电厂普遍取得了较大的进步。电厂中绝大部分工作都要依托于汽轮机组的使用，汽轮机组在实际运行过程中常常出现损坏，严重时甚至导致安全事故的发生，汽轮机组发生安全事故很大一部分原因是机组出现振动问题。为改善这一情况，相关工作人员应深入分析汽轮机组振动产生的原因，并且有针对性地制定措施进行改善，以从根本上彻底解决电厂汽轮机组振动问题，促进电厂健康、长久地可持续发展。