淺析火電廠汽輪機異常振動的原因及改善措施

高尚超

（江蘇大唐國際呂四發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇 啟東226246）

1 火電廠汽輪機異常振動的概述

1.1 火電廠汽輪機振動的概念

當(dāng)汽輪機內(nèi)部的部件偏離其固定的平衡位置時，物體相應(yīng)的動能和位能就會發(fā)生變化，出現(xiàn)反復(fù)性的連續(xù)運動，這種現(xiàn)象就是振動。一般情況下，我們可以將火電廠汽輪機的振動分為兩種，即自由振動和受迫振動，這種分類主要是考慮到?jīng)_擊力的差別，而在描述汽輪機振動的幅度和大小時我們主要可以采用振幅、方向、相位和頻率等參數(shù)，根據(jù)汽輪機振動的大小我們一般將振幅分為單向振幅和雙向振幅；而其振動方向主要包括扭轉(zhuǎn)、橫向和軸向三種；振動的相位就是指出現(xiàn)振動現(xiàn)象時振動信號最大值與轉(zhuǎn)子某一點的相對位置；在特定時間內(nèi)汽輪機的振動次數(shù)就是頻率。

1.2 火電廠汽輪機異常振動的危害

當(dāng)汽輪機設(shè)備的振幅是處于合理的范圍值時，火電廠汽輪機的正常運行并不會受到振幅的影響，然而如果汽輪機是處于異常振動的狀態(tài)，那么就會大大的影響火電廠發(fā)電機組的安全性，并且還會降低火電廠運行的經(jīng)濟效益和社會效益。所以，火電廠運行設(shè)備維護和檢修工作中的一項重要內(nèi)容就是汽輪機的異常振動，具體來說，火電廠汽輪機的異常振動主要有三個方面的危害：第一，如果汽輪機的運行狀態(tài)處于異常振動中，當(dāng)振動的幅度超過正常值達到一定范圍后，機組之間連接部位的零件就可能出現(xiàn)松動的現(xiàn)象，機組運行出現(xiàn)故障的概率就大大提升了；第二，當(dāng)汽輪機異常振動更為明顯后，隨著發(fā)電機與機組支撐零件的摩擦力不斷提升，這就可能會損壞汽輪機的本體結(jié)構(gòu)，降低了汽輪機的使用壽命；第三，汽輪機出現(xiàn)異常振動的情況時還會降低火電廠的發(fā)電質(zhì)量和發(fā)電效率，從而也大大降低了火電廠的經(jīng)濟效益。

2 火電廠汽輪機異常振動的判斷方法

作為火電廠正常經(jīng)營過程中的重要設(shè)備，汽輪機的正常運轉(zhuǎn)能夠大大提升火電廠生產(chǎn)經(jīng)營活動的效率。但是在實際的生產(chǎn)過程中，很多因素都可能會影響到汽輪機的穩(wěn)定運行，并可能伴隨出現(xiàn)異常振動的問題，異常振動這一故障的出現(xiàn)不但可能會損壞設(shè)備，還可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。所以，當(dāng)發(fā)現(xiàn)火電廠汽輪機出現(xiàn)異常振動時，相關(guān)人員應(yīng)及時篩查出現(xiàn)異常振動的原因并及時的制定出有針對性的改善措施，在判斷汽輪機的異常振動時，我們可以從振動的相位變化、振動的穩(wěn)定性、振動的頻率以及相鄰軸承的相位變化等方面來考慮，一般情況下，在判斷汽輪機的振動相位變化時，我們主要針對的是汽輪機出現(xiàn)異常振動故障時相位是否發(fā)生變化以及發(fā)生變化時具體的變化范圍；而判斷汽輪機異常振動的穩(wěn)定性時則主要要參考相應(yīng)的參數(shù)，如振動現(xiàn)象的負荷、轉(zhuǎn)速、持續(xù)時間、勵磁電流強度以及汽輪機的表面溫度等；汽輪機的振動頻率主要分為1/2X、1X 和2X 三種，當(dāng)出現(xiàn)不同的頻率時就會對應(yīng)特定的產(chǎn)生原因；根據(jù)相鄰的軸承是否出現(xiàn)了相同或是反相現(xiàn)象來判斷相鄰軸承的相位變化。另外，當(dāng)汽輪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計就不夠科學(xué)合理時，那么在其運轉(zhuǎn)過程中也會出現(xiàn)異常振動的問題，而要想有效的杜絕這一問題，相關(guān)的技術(shù)人員就必須能夠全面掌握汽輪機組的故障點，一旦汽輪機的運行過程出現(xiàn)了類似故障，應(yīng)能夠判斷出該故障的出現(xiàn)是否與所設(shè)置的故障點有關(guān)，如果確實是由于故障點導(dǎo)致的，那么就應(yīng)及時的處理故障點。

3 火電廠汽輪機異常振動的原因及改善對策

3.1 油膜振蕩引起的振動及改善對策

油膜振蕩的問題在設(shè)備啟動和升速的過程中是最容易出現(xiàn)的，其原因是在設(shè)備啟動時，軸承油膜上的發(fā)電機轉(zhuǎn)子會高速旋轉(zhuǎn)，加大了油膜承受的荷載，一旦破壞了設(shè)備初始的穩(wěn)定性就會導(dǎo)致振動的情況。轉(zhuǎn)子如果運行的狀態(tài)是不穩(wěn)定的，就會提升軸頸旋轉(zhuǎn)線的速度，轉(zhuǎn)子與軸承之間的摩擦損耗需求量增大，油膜壓力增加的過程中就會出現(xiàn)振蕩，汽輪機的振動也會升高，當(dāng)振動的頻率升高到第一臨界轉(zhuǎn)速的兩倍時，振幅和渦動隨之會受到影響，也會導(dǎo)致汽輪機轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)強烈跳動的現(xiàn)象。而要想有效避免這類異常振動問題的出現(xiàn)，應(yīng)重點提升汽輪機軸承和轉(zhuǎn)子這兩個結(jié)構(gòu)的可靠性，潤滑油應(yīng)與汽輪機的型號相適應(yīng)，在軸承和轉(zhuǎn)子的位置上滴上潤滑油，潤滑動力粘度能夠有效降低，也能有效避免出現(xiàn)潤滑油分布不均勻的問題。

使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺耗費不少手機流量，給學(xué)生帶來一定的經(jīng)濟負擔(dān)，會引起學(xué)生的反感，這個問題是網(wǎng)站平臺推廣的又一個障礙。

3.2 摩擦引起的汽輪機異常振動及改善對策

如果火電廠汽輪機設(shè)備的異常振動是由于摩擦振動引起的，轉(zhuǎn)子的熱運動就勢必會對整個運行狀態(tài)產(chǎn)生影響，汽輪機的振動過程子會產(chǎn)生一定的平衡力，此時工頻仍然是振動信號的主頻，那么對于汽輪機的運行狀態(tài)是很難去區(qū)分它的的高頻、分頻和倍頻的，并可能伴隨削頂故障的發(fā)生，并損壞汽輪機的本體。另外，如果汽輪機的異常振動是由于摩擦導(dǎo)致的，其整個過程往往要很長時間，振幅會大幅度的提升，也會提升摩擦所產(chǎn)生的臨界速度，汽輪機設(shè)備會受到嚴(yán)重的破壞。汽輪機的運行過程是不可能完全避免摩擦振動的，要想盡可能的降低摩擦振動的影響，相關(guān)人員就必須采取減小摩擦的方法，有些連接的部位摩擦力較大，應(yīng)定期的更換潤滑油；可及時的維護或是更換使用時間較長的部件，對設(shè)備進行定期的維護和保養(yǎng)，從而最大限度的降低摩擦震動對汽輪機設(shè)備的影響。

隨著汽輪機組的轉(zhuǎn)子速度不斷的提升，材質(zhì)的內(nèi)應(yīng)力會隨之不斷釋放，那么轉(zhuǎn)子就會出現(xiàn)熱變形的現(xiàn)象，大大的提升了汽輪機的振幅，此時相位也會發(fā)生變化，這就導(dǎo)致了汽輪機異常振動問題的出現(xiàn)。有很多因素都可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱變形的現(xiàn)象，如發(fā)電子轉(zhuǎn)子未均勻冷卻、氣缸進水和中心孔進油等因素，為了有效的避免轉(zhuǎn)子熱變形而引起的異常振動對機組的危害，建議應(yīng)定期的更換轉(zhuǎn)子。另外，相關(guān)工作人員還應(yīng)定期清理中心孔內(nèi)的油，防止油進入到中心孔中，確保汽輪機轉(zhuǎn)子排氣孔是能夠與外界連接的。在此操作過程中，油可能是通過排氣孔或是轉(zhuǎn)子孔的堵頭進入到中心孔中，不過進入的途徑還有其他，通過轉(zhuǎn)子的前面也可以進入到中心孔中，所以，在工作人員安裝汽輪機的過程中，為避免油進入到中心孔中，我們就應(yīng)采取一些有針對性的措施，從而保證汽輪機整個機組設(shè)備的穩(wěn)定運行。

3.3 轉(zhuǎn)子熱變形引起的汽輪機異常振動及改善對策

慢性阻塞性肺疾病在中醫(yī)學(xué)中是喘證、咳嗽、哮病等多種肺系疾病進展成的“肺脹”，中醫(yī)學(xué)者多認(rèn)為本病是因久病肺虛、肺不斂降、痰濁潴留、氣還肺間、肺氣脹滿，復(fù)感外邪所致[8-10]。慢性阻塞性肺疾病患者病程遷延，日久可累及腎臟、脾臟等，導(dǎo)致腎臟、肺臟、脾臟虧虛，而脾肺腎三臟氣化功能失調(diào)，可致痰濁水濕內(nèi)停，逐漸成瘀，最終形成血瘀、痰濁、水飲交錯相雜的病癥。其中，穩(wěn)定期慢性阻塞性肺疾病屬于本虛標(biāo)實之癥，并以虛癥為主，往往兼雜痰濕、血瘀。

旭日初起，帶露的幽草，葉片上掛滿七彩寶石在旋轉(zhuǎn)，清晨的宇宙是新娘，大草原是綴滿珠寶的嫁衣，這是天趣。且看云比人還忙呀！一座山峰飛進云里，云又故意推山出來；一座山峰飛出云外，云又急忙拉山進去，云跟山糾來纏去，低空的云總像要挾著山一齊飛似的，這也是天趣。

3.4 氣流激振引起的汽輪機異常振動及改善對策

在我國火電廠的運行階段，汽輪機出現(xiàn)異常振動也可能是由于氣流激振問題而引起的。一般情況下，這種原因?qū)е碌漠惓Ｕ駝又饕哂幸韵聨讉€特征：首先，當(dāng)出現(xiàn)氣流激振現(xiàn)象時，其低頻分量的數(shù)值會出現(xiàn)異常的增大，其次，由于各類運行參數(shù)對機組運行狀態(tài)產(chǎn)生的影響，增大了汽輪機相關(guān)部分的負荷和振幅，從而損傷汽輪機的本體。相關(guān)工作人員在遇到因氣流激振而引起的振動故障時，可以適當(dāng)調(diào)整不同負荷狀態(tài)下汽輪機高壓進氣門的特性，盡可能的避免氣流激振現(xiàn)象的發(fā)生。也應(yīng)嚴(yán)格把控設(shè)備運行過程中汽輪機負荷氣壓的變化情況，有效預(yù)防氣流激振的情況出現(xiàn)，從而大大的降低汽輪出現(xiàn)異常振動故障的概率。

結(jié)束語

通過以上的論述，我們對火電廠汽輪機異常振動的概述、火電廠汽輪機異常振動的判斷方法及火電廠汽輪機異常振動的原因及改善對策三個方面進行了詳細的分析和探討。火電廠汽輪機異常振動是有多種因素導(dǎo)致的，當(dāng)運行過程中出現(xiàn)這類故障時，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)科學(xué)的判斷汽輪機異常振動的本質(zhì)，同時全面的分析導(dǎo)致異常振動故障出現(xiàn)的原因，制定出有針對性的改善對策，建立完善的設(shè)備檢修制度，盡可能的降低汽輪機異常振動出現(xiàn)的概率，從而提升火電廠的經(jīng)濟效益和社會效益。