汽輪機(jī)異常振動(dòng)分析與排除

焦玉婷

（廣東粵電博賀煤電有限公司，廣東 茂名 525000）

汽輪機(jī)主要應(yīng)用于發(fā)電系統(tǒng)，避免汽輪機(jī)出現(xiàn)運(yùn)行故障是提高發(fā)電可靠性的重要方法。汽輪機(jī)在長(zhǎng)期運(yùn)行工作中，會(huì)出現(xiàn)汽輪機(jī)摩擦損壞的問題，當(dāng)汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)故障時(shí)，會(huì)直接影響發(fā)電系統(tǒng)的正常工作。如若汽輪機(jī)在運(yùn)行工作中出現(xiàn)異常振動(dòng)問題，則整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)存有安全隱患，對(duì)汽輪機(jī)的運(yùn)行影響極為嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)分析汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因，采取適宜的排除措施，使汽輪機(jī)能夠繼續(xù)正常運(yùn)行。通過對(duì)汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障進(jìn)行檢查，及時(shí)檢修汽輪機(jī)異常振動(dòng)問題，可以提高汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，避免汽輪機(jī)發(fā)生異常問題。

1 汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因

1.1 汽流激振現(xiàn)象造成的異常振動(dòng)

當(dāng)大型汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常振動(dòng)問題時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)分析是否是由汽流激振造成的故障問題。由于大型汽輪機(jī)的末級(jí)較長(zhǎng)，當(dāng)汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)極易出現(xiàn)葉片膨脹造成汽流流道紊亂的情況，從而造成汽流激振現(xiàn)象。汽流激振現(xiàn)象具有兩個(gè)較為明顯的特征：第一，當(dāng)汽輪機(jī)出現(xiàn)汽流激振現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn)較大值的低頻分量；第二，運(yùn)行參數(shù)會(huì)突然增大影響汽輪機(jī)的振動(dòng)情況。在判斷汽輪機(jī)是否出現(xiàn)汽流激振現(xiàn)象時(shí)，需要通過大量汽輪機(jī)振動(dòng)記錄信息進(jìn)行判斷，通過對(duì)汽輪機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以有效判斷汽輪機(jī)的汽流激振現(xiàn)象。

1.2 轉(zhuǎn)子熱變形造成的異常振動(dòng)

汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子熱變形造成的異常振動(dòng)情況，需要工作人員對(duì)轉(zhuǎn)子熱變形的成因進(jìn)行分析，盡可能避免汽輪機(jī)的異常振動(dòng)情況。造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱變形的原因有很多，主要原因包括：汽輪機(jī)運(yùn)行引發(fā)轉(zhuǎn)子熱度過熱、汽輪機(jī)氣缸出現(xiàn)進(jìn)水情況、氣缸中進(jìn)入冷空氣與氣缸造成摩擦、汽輪機(jī)中心孔進(jìn)油、汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻溫度出現(xiàn)差異，以上原因均能造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱變形情況的發(fā)生。當(dāng)轉(zhuǎn)子由于溫度過熱出現(xiàn)變形問題時(shí)，會(huì)直接造成汽輪機(jī)的異常振動(dòng)，由于轉(zhuǎn)子熱變形情況可能是臨時(shí)危害，也可能是永久危害，需要工作人員對(duì)轉(zhuǎn)子熱變形的危害情況進(jìn)行判斷，避免轉(zhuǎn)子熱變形對(duì)汽輪機(jī)的正常運(yùn)行造成過于嚴(yán)重的影響。

1.3 摩擦造成的異常振動(dòng)

汽輪機(jī)由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，對(duì)各個(gè)零部件均會(huì)造成不同程度的摩擦損傷，當(dāng)零部件的摩擦損害過于嚴(yán)重時(shí)，則會(huì)造成汽輪機(jī)的異常振動(dòng)問題。汽輪機(jī)摩擦出現(xiàn)異常振動(dòng)的特征如下：第一，轉(zhuǎn)子熱變形會(huì)對(duì)汽輪機(jī)造成不平衡力，使汽輪機(jī)的振動(dòng)信號(hào)受到影響，會(huì)出現(xiàn)少量分頻、倍頻以及高頻分量等現(xiàn)象；第二，當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生摩擦?xí)r，汽輪機(jī)的振動(dòng)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，波動(dòng)的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。而汽輪機(jī)摩擦過于嚴(yán)重時(shí)，汽輪機(jī)的振動(dòng)幅度會(huì)大幅增加；第三，汽輪機(jī)在延緩運(yùn)行過程中，下降速度超過臨界點(diǎn)時(shí)，汽輪機(jī)的振動(dòng)幅度會(huì)增大。當(dāng)汽輪機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，汽輪機(jī)的測(cè)量軸會(huì)出現(xiàn)明顯晃動(dòng)。簡(jiǎn)而言之，汽輪機(jī)由于摩擦出現(xiàn)異常振動(dòng)是由于摩擦致使汽輪機(jī)溫度升高，局部溫度過熱造成轉(zhuǎn)子熱變形，產(chǎn)生不平衡力造成的異常振動(dòng)。

2 排除汽輪機(jī)異常振動(dòng)的方法

2.1 排除汽輪機(jī)的汽流激振現(xiàn)象

在排除汽輪機(jī)汽流激振現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合汽輪機(jī)汽流振動(dòng)的特征，通過對(duì)汽流激振現(xiàn)象進(jìn)行跟蹤、分析，制定適宜的解決方法，從而排除汽輪機(jī)汽流激振現(xiàn)象。分析汽輪機(jī)汽流激振現(xiàn)象時(shí)，要分析汽輪機(jī)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，通過對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，制作相應(yīng)的振動(dòng)曲線圖，觀察汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中的振動(dòng)變化，確定汽輪機(jī)出現(xiàn)汽流激振現(xiàn)象的原因，采用針對(duì)性措施避免汽輪機(jī)發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。當(dāng)汽輪機(jī)出現(xiàn)汽流激振現(xiàn)象時(shí)，需要確定汽輪機(jī)在汽流激振情況下的運(yùn)行狀態(tài)，通過降低汽輪機(jī)的負(fù)荷變化，避開汽流激振的負(fù)荷范圍，可以最大程度改變汽輪機(jī)汽流激振現(xiàn)象的發(fā)生，排除汽輪機(jī)汽流激振造成的異常振動(dòng)問題。

2.2 排除汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子熱變形問題

排除汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱變形造成的異常振動(dòng)問題時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)轉(zhuǎn)子熱變形的成因制定解決方案，通過準(zhǔn)確的排除方法避免轉(zhuǎn)子熱變形。當(dāng)汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中處于冷態(tài)負(fù)荷階段，轉(zhuǎn)子的溫度會(huì)逐漸提高，釋放的內(nèi)應(yīng)力會(huì)造成轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱變形問題，增大汽輪機(jī)的振動(dòng)倍頻，造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子端部的線圈出現(xiàn)嚴(yán)重變形，從而出現(xiàn)汽輪機(jī)異常振動(dòng)問題，影響汽輪機(jī)的正常工作。故此，根據(jù)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱變形的實(shí)際情況，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)汽輪機(jī)的滑移層工藝，將滑移材料置于轉(zhuǎn)子表面，確保轉(zhuǎn)子表面能夠被聚四氯乙烯整體覆蓋，從而盡可能確保汽輪機(jī)能夠進(jìn)行自由伸縮，避免線匝出現(xiàn)熱膨脹問題。在解決汽輪機(jī)異常振動(dòng)問題時(shí)，還可以根據(jù)轉(zhuǎn)子熱變形的情況，直接更換新的轉(zhuǎn)子，降低汽輪機(jī)的振動(dòng)幅度，從而解決汽輪機(jī)由于轉(zhuǎn)子熱變形造成的異常振動(dòng)問題。

2.3 排除汽輪機(jī)摩擦振動(dòng)故障

在排除汽輪機(jī)摩擦振動(dòng)故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)正確認(rèn)識(shí)汽輪機(jī)由于摩擦造成的振動(dòng)情況，盡量減少由于摩擦造成的汽輪機(jī)異常振動(dòng)。在汽輪機(jī)開機(jī)啟動(dòng)時(shí)，汽輪機(jī)如若出現(xiàn)摩擦造成的異常振動(dòng)問題，不可以強(qiáng)行加快汽輪機(jī)的運(yùn)行速度，如強(qiáng)行加速則極易造成汽輪機(jī)大軸出現(xiàn)永久性彎曲問題。當(dāng)汽輪機(jī)在臨界點(diǎn)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速過低時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即停止汽輪機(jī)運(yùn)行，等汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行正常時(shí)再啟動(dòng)運(yùn)行。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速高于臨界點(diǎn)時(shí)，則應(yīng)控制轉(zhuǎn)速的運(yùn)行時(shí)間，通過延長(zhǎng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，可以磨合汽輪機(jī)的間隙，提升汽輪機(jī)的運(yùn)行速度。如若汽輪機(jī)的摩擦問題發(fā)生在負(fù)荷運(yùn)行階段，應(yīng)當(dāng)隨時(shí)掌握汽輪機(jī)的振動(dòng)變化，當(dāng)汽輪機(jī)的振動(dòng)在正常變化范圍內(nèi)時(shí)，可以觀察汽輪機(jī)的運(yùn)行情況；如汽輪機(jī)的振動(dòng)幅度不斷增多，應(yīng)當(dāng)降低汽輪機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，或停止汽輪機(jī)的運(yùn)行，避免汽輪機(jī)由于摩擦出現(xiàn)振動(dòng)故障。

3 汽輪機(jī)異常振動(dòng)的故障檢查步驟

汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)問題，而造成汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因較多，故此，應(yīng)當(dāng)設(shè)置汽輪機(jī)異常振動(dòng)的故障檢查步驟，使工作人員能夠及時(shí)排查汽輪機(jī)，快速排除汽輪機(jī)異常振動(dòng)問題。汽輪機(jī)異常振動(dòng)的故障檢查步驟如下：第一，要檢查汽輪機(jī)振動(dòng)的頻率。汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)情況，當(dāng)振動(dòng)幅度在可控范圍內(nèi)時(shí)，汽輪機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。工作人員在排查汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障時(shí)，首先要檢查汽輪機(jī)的振動(dòng)幅度，確認(rèn)是否處于正常范圍內(nèi)，一旦汽輪機(jī)振動(dòng)幅度過大，則汽輪機(jī)容易出現(xiàn)異常振動(dòng)故障。第二，汽輪機(jī)的振動(dòng)相位是否出現(xiàn)變化。通過確認(rèn)汽輪機(jī)的振動(dòng)相位與相鄰軸承相位的關(guān)系，可以確定汽輪機(jī)的振動(dòng)情況。第三，要檢查汽輪機(jī)的振動(dòng)穩(wěn)定性。如若汽輪機(jī)的振動(dòng)出現(xiàn)較大的幅度變化，則汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)問題。通過對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行故障排查，可以確定汽輪機(jī)是否出現(xiàn)異常振動(dòng)問題，工作人員能夠及時(shí)解決汽輪機(jī)故障問題，確保汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。

4 汽輪機(jī)異常振動(dòng)的故障檢修

4.1 汽輪機(jī)異常振動(dòng)第一次檢修

在進(jìn)行汽輪機(jī)異常振動(dòng)檢修工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)汽輪機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行反復(fù)檢修，確保汽輪機(jī)能夠進(jìn)行正常工作。汽輪機(jī)異常振動(dòng)的第一次檢修，應(yīng)當(dāng)分析汽輪機(jī)的運(yùn)行情況，通過對(duì)汽輪機(jī)的各個(gè)部件進(jìn)行檢查維修，應(yīng)當(dāng)確保汽輪機(jī)的各個(gè)參數(shù)能夠運(yùn)行正常。對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行故障檢修時(shí)，要根據(jù)汽輪機(jī)的故障問題，確定故障的原因，采取適宜的方法解決汽輪機(jī)異常振動(dòng)問題。汽輪機(jī)異常振動(dòng)的第一次檢修，是汽輪機(jī)故障檢修的基礎(chǔ)，通過對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行整體檢查，可以修復(fù)汽輪機(jī)的運(yùn)行問題，最大程度減輕汽輪機(jī)的異常振動(dòng)情況，從而提高汽輪機(jī)的運(yùn)行效率。

4.2 汽輪機(jī)異常振動(dòng)第二次檢修

汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障問題時(shí)，可以通過多次檢修提高汽輪機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量。在進(jìn)行汽輪機(jī)異常振動(dòng)第二次檢修工作時(shí)，可以對(duì)汽輪機(jī)的重點(diǎn)問題進(jìn)行維修，通過對(duì)汽輪機(jī)內(nèi)部進(jìn)行檢修排查，可以調(diào)整汽輪機(jī)的內(nèi)部運(yùn)行情況，避免汽輪機(jī)由于內(nèi)部運(yùn)行問題出現(xiàn)異常振動(dòng)現(xiàn)象。同時(shí)，汽輪機(jī)要調(diào)整各個(gè)零部件的間隙，減少汽輪機(jī)零部件的摩擦情況，避免汽輪機(jī)由于摩擦問題造成異常振動(dòng)。通過對(duì)汽輪機(jī)的異常振動(dòng)進(jìn)行第二次檢修，可以深入分析汽輪機(jī)的運(yùn)行狀況，及時(shí)修復(fù)汽輪機(jī)存在的故障問題，避免汽輪機(jī)由于故障問題反復(fù)出現(xiàn)異常振動(dòng)。

5 結(jié)語

綜上所述，汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中不可避免出現(xiàn)振動(dòng)問題，故此，需要工作人員及時(shí)對(duì)故障問題進(jìn)行分析。通過確定汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因，制定相應(yīng)的排除措施，確定汽輪機(jī)的故障檢查步驟，對(duì)汽輪機(jī)的異常振動(dòng)進(jìn)行檢修，可以降低汽輪機(jī)發(fā)生故障的幾率，提高汽輪機(jī)的使用效果。

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