淺析發(fā)電廠汽輪機異常振動的原因及解決措施

肖鵬+郭勇

摘 要：為了進一步確保城市經(jīng)濟得到良好得發(fā)展，能夠促使企業(yè)用電實現(xiàn)可靠的目的，電廠是否可以正常運作是關(guān)鍵所在，而汽輪機在電廠運作中扮演著重要得角色。所以，加大汽輪機的維護力度是確保企業(yè)可以順利開展的重要途徑?；诖耍疚闹饕獜囊韵聨讉€方面進行研究，并提出合理化建議，提供給相關(guān)人士，供以借鑒。

關(guān)鍵詞：汽輪機；異常振動；故障排除；振動監(jiān)測

一般情況下，就轉(zhuǎn)動機械而言，產(chǎn)生細微的振動是難以控制的，振動幅度小于規(guī)定范圍都可以稱之為正常振動。而本文所指的振動，簡單的說是比以往的振幅要高些，尤其是已經(jīng)大于相關(guān)標準，這個時候就叫做異常振動。不管是哪種異常振動都會對設備帶來不利影響?；诖?，本文從以下幾個方面進行分析，并提出合理化建議，提供給需要的朋友，僅供參考。

1 汽輪機異常振動原因

由于汽輪機組在發(fā)點企業(yè)中扮演著重要的角色。但是久而久之會因為運作時間較長亦或是關(guān)鍵部位受到損壞等因素，汽輪機組出現(xiàn)問題的情況時有發(fā)生，這樣就會對發(fā)電機組的順利運行帶來不利影響。由于汽輪機組出現(xiàn)異常振動的情況會受到諸多因素的影響，只要是和該機組接觸的任何設備都有可能會引發(fā)異常振動，例如疏水、油質(zhì)等。所以，相關(guān)人員對汽輪機出現(xiàn)的異常情況進行分析是必要的發(fā)展趨勢，只有準確的了解產(chǎn)生問題的根本原因才能夠采取相應得手段解決，從而確保汽輪機組可以順利的運行。

1.1 中心不正而引起振動

1.1.1 汽輪機啟動時，如暖機時間不夠，升速或加負荷太快。將引起汽缸受熱膨脹不均勻，或者調(diào)節(jié)系統(tǒng)有卡澀，使汽缸不能自由膨脹，均會使汽缸對轉(zhuǎn)子發(fā)生相對歪斜，機組產(chǎn)生不正常的位移，造成振動。

1.1.2 機組在運行中若真空下降，將使排汽溫度升高，后軸承上抬。因而破壞機組的中心，引起振動。

1.1.3 機組大修后靠背輪安裝不正確。中心沒有找準確，因而運行時產(chǎn)生振動，且此振動是隨負荷的增加而增加。

1.2 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡而引起振動

1.2.1 運行中葉片折斷，脫落或不均勻磨損、腐蝕、結(jié)垢，使轉(zhuǎn)子發(fā)生質(zhì)量不平衡。如發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組松動或不平衡等，均會使轉(zhuǎn)子發(fā)生質(zhì)量不平衡。由上述兩個方面的原因，轉(zhuǎn)子上出現(xiàn)質(zhì)量不平衡時，則轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，就要受到一次不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力的沖擊，這種離心力周期作用的結(jié)果，就是發(fā)生振動。

1.2.2 轉(zhuǎn)子發(fā)生彈性彎曲而引起振動。轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲，即使不引起汽輪機動靜部件之間的摩擦，也會引起振動，其振動特性和由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡振動的情況類似，不同之處是這種振動顯著地表現(xiàn)為軸向振動，尤其當通過臨界轉(zhuǎn)速時，其軸向振幅增大得更為顯著。

1.3 汽流激振現(xiàn)象

一般情況下，氣流激振主要體現(xiàn)在以下兩個特點：第一個特點是會發(fā)生較低的低頻分量；第二是由于振動頻率的增加會致使運行所得到的參數(shù)有些顯著的效果，并且增大應當呈現(xiàn)出突發(fā)性的狀態(tài)，例如負荷。這個主要原因是由于葉片在經(jīng)過不規(guī)則的氣流進行沖擊而出現(xiàn)了氣流激振得情況。就大型機組而言，因為末級較長，而氣體在葉片膨脹末端出現(xiàn)了流道紊亂的現(xiàn)象也會在某種程度上出現(xiàn)氣流激振的情況；軸封也會在某一時期呈現(xiàn)出氣流激振的情況。

1.4 轉(zhuǎn)子熱變形導致的機組異常振動

轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機組冷態(tài)啟機定速后帶負荷階段，此時轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動增大，同時可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導致機組異常振動。轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機理相同，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都會產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。

1.5 摩擦振動的原因

摩擦振動的特征：一是由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動信號的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時波形存在“削頂”現(xiàn)象。二是發(fā)生摩擦時，振動的幅值和相位都具有波動特性，波動持續(xù)時間可能比較長。摩擦嚴重時，幅值和相位不再波動，振幅會急劇增大。三是降速過臨界時的振動一般較正常升速時大，停機后轉(zhuǎn)子靜止時，測量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動的機理：對汽輪機轉(zhuǎn)子來講，摩擦可以產(chǎn)生抖動、渦動等現(xiàn)象，但實際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。

2 汽輪機異常振動的解決措施

2.1 汽輪機組汽流激振

當汽輪機組出現(xiàn)問題的時候，相關(guān)人員需要做好相應的記錄，并對機組振動所產(chǎn)生的有關(guān)數(shù)據(jù)進行記載，還應當記載機組處于滿負荷時所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并做出詳細的曲線圖，對曲線的基本情況有一定的了解。利用對負荷速率調(diào)整的方式，可以對某一時間段的變化情況進行掌握，并對曲線發(fā)生的改變引起重視。相關(guān)人員可以在調(diào)整汽門重調(diào)特性的同時，將氣流激振進行消除?？梢岳斫鉃槭窃诖_定氣流激振得具體情況以后，所采取的相關(guān)措施，從而有效控制氣流激振得出現(xiàn)頻率。

2.2 轉(zhuǎn)子熱變形導致異常振動

和質(zhì)心偏離產(chǎn)生差異的主要因素是是軸在彎曲的時候會致使兩邊呈現(xiàn)出錐形運動的狀態(tài)，所以在軸向還會出現(xiàn)一些工頻振動的情況。不僅僅如此，轉(zhuǎn)軸在彎曲的情況下，因為彎曲所形成的彈力及其轉(zhuǎn)子不平衡的出現(xiàn)都致使得到的離心力存在一定的差異性，兩者之間經(jīng)過互相作用而出現(xiàn)抵消的情況，轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的振幅能夠在某個轉(zhuǎn)速下不斷的減小，也就是在某個轉(zhuǎn)速上面出現(xiàn)“凹谷”的現(xiàn)象，這種情況和不平衡轉(zhuǎn)子動力特點存在一定的區(qū)別。當彎曲所產(chǎn)生的作用大于衡量的情況下，振幅的減少通常是在臨界轉(zhuǎn)速以下；而在彎曲所產(chǎn)生的作用小于不平衡量的情況下，振幅的減少一般都是在臨界轉(zhuǎn)速的上面。依據(jù)轉(zhuǎn)子熱變形所產(chǎn)生的故障處理通常采取的方法是更換另一個轉(zhuǎn)子，這樣做的目的是為了減少機組出現(xiàn)異常振動的概率。

2.3 利用傳感器進行有效的保護

汽輪機振動監(jiān)視和保護系統(tǒng)以及由其所組成的信號報警系統(tǒng)和保護控制系統(tǒng)，是保護汽輪機安全運行的重要設備。機組應裝設振動保護裝置，當振動超過極限值時，發(fā)出脈沖信號去驅(qū)動保護控制電路，自動關(guān)閉主汽門，實行緊急停機，并通知工作人員，以保護機組安全。

3 結(jié)論

總而言之，汽輪機組出現(xiàn)異常振動的情況下，不但會對機組自身帶來不利影響，而且還會對發(fā)電系統(tǒng)帶來一定的損失，致使該系統(tǒng)無法順利供電。所以，相關(guān)人員一定要采取恰當?shù)氖侄螠p少發(fā)生異常振動出現(xiàn)的概率。在接收機組的前期階段，應當對機組得具體狀況做好詳細的檢查。在實際生產(chǎn)的時候，還應當對產(chǎn)生異常振動的情況進行分析，從而確保供電的順利運作。

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