汽輪機(jī)運(yùn)行中振動大原因分析及應(yīng)對措施

尤亮安

摘 要：在汽輪機(jī)運(yùn)行的過程中，會發(fā)生振動的現(xiàn)象，通常來說，合理范圍內(nèi)的振動是正常的，一旦超過振動范圍，則會造成機(jī)械故障，因此需要對其進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注和監(jiān)測。對于異常振動需要認(rèn)真分析產(chǎn)生的原因，采取最有效的方式，同時也需要定期檢修和維護(hù)，避免出現(xiàn)異常振動的問題，為火電廠的正常生產(chǎn)提供安全有利的條件。

關(guān)鍵詞：火電廠;汽輪機(jī);運(yùn)行振動;原因分析;應(yīng)對措施

1 前言

汽輪機(jī)運(yùn)行的振動是不可避免的，只要在規(guī)定范圍內(nèi)即視為正常運(yùn)行。但由于很多原因，這些振動會超過特定的范圍，影響發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行，進(jìn)而影響發(fā)電質(zhì)量。由此可見，汽輪機(jī)的安全使用是非常重要的，一旦汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)生振動，那么就需要對其進(jìn)行全面檢查，找出存在的安全隱患，這也是提升火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行安全性的重要途徑。

2 汽輪機(jī)發(fā)生振動的原因分析

2.1氣流振動

在汽輪機(jī)運(yùn)行的過程中，會受到氣流的波動引發(fā)汽輪機(jī)震蕩，產(chǎn)生這樣的震蕩原因有很多，下面進(jìn)行列舉：（1）頂隙激振，為了能夠提升汽輪機(jī)的工作效率和性能，很多專業(yè)設(shè)計人員都會通過增加汽輪機(jī)的級數(shù)和轉(zhuǎn)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。但是，當(dāng)汽輪機(jī)的級數(shù)和轉(zhuǎn)數(shù)提升，就會對轉(zhuǎn)子跨距產(chǎn)生影響，使得跨距變大，臨界轉(zhuǎn)速降提升，轉(zhuǎn)速又會使得臨界和工作轉(zhuǎn)速增加，進(jìn)而影響軸系統(tǒng)的穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)子彎曲大部分都是由于氣流間隙發(fā)生改變產(chǎn)生的，如一端間隙減小，另一端間隙變大，這樣變小端的熱效率就會隨著間隙逐漸變小而增大，而變大端的熱效率就會逐漸減小，進(jìn)而形成漩渦氣流，給汽輪機(jī)帶來較大的振動。（2）葉輪流通中的作用力。如果葉輪圍帶和殼體之間存在較大的間隙，而轉(zhuǎn)速恰巧為基頻的2.5倍，那么就會出現(xiàn)汽輪機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定的問題，葉輪會產(chǎn)生失穩(wěn)力。如果葉輪帶泄流量保持不變，那么就會對圍帶造成一定的磨損，活塞式密封流動也會產(chǎn)生切向力。出口處的間隙會逐漸變大，進(jìn)而使得切向力增大，最終造成汽輪機(jī)的振動逐漸劇烈，而這時葉輪圍帶自身的力會對轉(zhuǎn)子的動力產(chǎn)生一定的影響，磨損環(huán)和葉輪圍帶會提升切向速度。氣流激振這個問題通常出現(xiàn)在高參數(shù)的高壓轉(zhuǎn)子中，渦動進(jìn)洞大部分都是超前的，軌跡為橢圓形，在發(fā)生振動的過程中會逐漸向偏心率靠近，設(shè)備的自振頻率像固有的頻率靠近。當(dāng)流體激振穩(wěn)后，轉(zhuǎn)子的方向會與自激振動方向保持一致，在軸承傳感器中一般不會出現(xiàn)較大的振幅。

2.2 因轉(zhuǎn)子受熱彎曲變形而導(dǎo)致異常振動

汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子在高溫的情況下，就會發(fā)生變形彎曲，進(jìn)而引發(fā)異常振動。在這個問題中，導(dǎo)致高溫變形的原因有很多，最為主要的就是轉(zhuǎn)子自身散熱不均勻或者是自身的熱量過高等因素。在汽輪機(jī)正常運(yùn)行的過程中，冷空氣、水汽都會滲入到汽輪機(jī)的 汽缸中，與 汽缸之間形成較大的摩擦，進(jìn)而產(chǎn)生較大的熱能，這些熱能就會蔓延到轉(zhuǎn)子上，使其受熱變形。當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)生變形時，就會對整個汽輪機(jī)組的運(yùn)行造成影響，使得汽輪機(jī)組出現(xiàn)異常的振動。這種振動如果沒有及時發(fā)現(xiàn)和處理，就會導(dǎo)致汽輪機(jī)故障，轉(zhuǎn)子運(yùn)行失衡，離心相位改變，軸彈力和離心力共同作用，會對轉(zhuǎn)子帶來大幅度顫動，產(chǎn)生巨大噪聲，這也是汽輪機(jī)運(yùn)行過程中發(fā)生故障的重要原因。

3 改善汽輪機(jī)振動的應(yīng)對措施

3.1 提高故障預(yù)警、分析能力

在火電廠汽輪機(jī)正常運(yùn)行和生產(chǎn)電能的過程中，發(fā)生振動是比較常見的現(xiàn)象，而這種振動也是設(shè)備發(fā)生故障的預(yù)警標(biāo)志。當(dāng)設(shè)備發(fā)生異常的振動，則說明機(jī)組可能存在一些異常的問題。造成這種振動原因還有可能是汽輪機(jī)組安裝不合理造成的。因此，為了避免在設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常振動的問題，可以通過對汽輪機(jī)安裝過程進(jìn)行詳細(xì)檢查和監(jiān)督來實(shí)現(xiàn)。在新安裝設(shè)備時，要對各種軸承振動的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，通過測試后才能投入使用。如果在測試過程中發(fā)現(xiàn)問題，需要對設(shè)備進(jìn)行分析和判斷，找到故障或者安裝不合理的位置，采取相應(yīng)的解決辦法，然后將設(shè)備振動調(diào)至合理范圍內(nèi)再進(jìn)行投入使用。

3.2 解決油膜振蕩故障

汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中還會出現(xiàn)一些油膜振蕩的問題，這些問題如果沒有得到及時的解決，就會引發(fā)汽輪機(jī)較大的運(yùn)行故障，因此采取相應(yīng)的解決措施是非常必要的。對于油膜振蕩故障的解決方式有很多，例如：（1）增加軸瓦比亞處理;（2）盡量縮小軸瓦頂端之間的間隙，延長軸瓦成合金的寬度;（3）盡量避免軸徑和軸瓦之間的接觸，二者之間的角度應(yīng)該控制在300～400內(nèi);（4）減少潤滑油的粘連程度;（5）將汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子位置調(diào)到平衡狀態(tài)。

3.3 對氣流不均形成氣流激振采取的處理措施

當(dāng)汽輪機(jī)出現(xiàn)氣流激振故障時，需要在分析和檢查故障的過程中根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)繪制汽輪機(jī)振動曲線，從而有利于分析發(fā)生故障的實(shí)際情況。這里相關(guān)數(shù)據(jù)指的是給水量、負(fù)荷速率等相關(guān)數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整并將記錄的數(shù)據(jù)描繪成汽輪機(jī)運(yùn)行曲線。對于上述參數(shù)進(jìn)行調(diào)整會造成不同的氣流激振結(jié)果，對這些結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄對比分析，能夠清晰的明確如何抵消氣流激振的調(diào)整方式，有效避免氣流激振產(chǎn)生的影響。降低負(fù)荷率能夠使得氣流激振影響降到最小，從而保護(hù)汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。

3.4 解決轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲故障

汽輪機(jī)在長時間保持運(yùn)行的狀態(tài)時，轉(zhuǎn)子會因?yàn)樽陨碓蚧蛘咿D(zhuǎn)速的原因產(chǎn)生較大的熱量，進(jìn)而發(fā)生彎曲，最終影響汽輪機(jī)的運(yùn)行。因此當(dāng)轉(zhuǎn)子在受熱彎曲時，一定要及時更換新的轉(zhuǎn)子，這樣才能有效緩解汽輪機(jī)發(fā)生異常震動的現(xiàn)象，保證汽輪機(jī)正常運(yùn)行。

為了能夠有效避免汽輪機(jī)發(fā)生故障，不僅要在安裝設(shè)備的過程中進(jìn)行嚴(yán)格檢查和監(jiān)管，還需要確保技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)豐富。要能夠站在不同的角度，強(qiáng)化對安裝過程的控制和監(jiān)管力度，這樣才能確保設(shè)備安裝合理、正常運(yùn)行，為發(fā)電廠生產(chǎn)提供安全保障。當(dāng)汽輪機(jī)出現(xiàn)故障時，工作人員一定要及時分析故障和排查原因，并且根據(jù)實(shí)際情況采取有效地解決措施，在日常的維護(hù)過程中要做好維護(hù)記錄，為后續(xù)檢修工作提供有力參考。

3.5 提高機(jī)組膨脹和溫度的措施

汽輪機(jī)組受熱膨脹的原因有很多，如不均勻受熱、溫度不穩(wěn)定等，都是引發(fā)膨脹的關(guān)鍵因素。故為了有效避免和解決這一問題和故障，需要機(jī)組的檢修人員定期檢查和更換頂升系統(tǒng)。在對汽輪機(jī)組設(shè)備進(jìn)行操作之前，要對其進(jìn)行充分地預(yù)熱，使得 汽缸的溫度恒定。此外在日常維護(hù)的過程中要重視潤滑油溫度、軸封溫度等，如果溫度出現(xiàn)異常，則需要采取地控制溫度措施，最好的方式就是創(chuàng)建一套完整的自動溫控系統(tǒng)，這樣就能有效避免溫度驟變而引發(fā)的故障問題。

結(jié)語

總之，為了能夠有效避免汽輪機(jī)的異常振動問題發(fā)生，需要在日常檢修工作中提高監(jiān)測的力度，以便于能夠及時發(fā)現(xiàn)異常振動。在火電廠的機(jī)械設(shè)備維護(hù)中，要設(shè)訂好計劃，根據(jù)實(shí)際情況采取適合的檢修方式，總結(jié)在工作中出現(xiàn)的異常振動原因，并進(jìn)一步研究和更新處理機(jī)制，提高汽輪機(jī)的正常運(yùn)行效率和質(zhì)量，為我國火力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展提供更好的參考依據(jù)。

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