电厂汽轮机振动问题分析与解决对策

电厂汽轮机振动问题分析与解决对策

侯东东

身份证号码：13072719840214XXXX宁波富仕达电力工程有限责任公司浙江315800

摘要：汽轮机结构复杂、振动种类构成复杂，简单依靠个人维护保养经验无法满足现代化化工、电厂对汽轮机运行状态的需要，鉴于此，本文对电厂汽轮机振动问题分析与解决对策进行了分析探讨，仅供参考。

关键词：电厂；汽轮机；故障诊断；处理对策

一、汽轮机工作原理及振动危害

汽轮机是以水蒸气为工质，水蒸气推动汽轮机做高速圆周运动，将热能变为机械能的原动机。汽轮机运行的好坏标志着化工、电厂中汽轮机组从设计、制造到安装调试和运行的整体水平，关系到全厂设备能否正常运行。汽轮机振动种类较多，危害影响大，严重还会造成安全生产事故。汽轮机的振动主要是转动部分带动给其他部分造成的，如果振动超过规定值危害性非常大，汽轮机振动会造成汽轮机转子连接的轴承、油系统、凝汽器等振动，造成零部件的松动和损害，如果一旦连接处螺丝断裂很容易造成安全事故；持续振动也会造成汽轮机机械性磨损，机械磨损会造成密封贴合部位发生密闭不合的现象，造成热耗增高，真空下降等问题，例如汽轮机油系统管道振动损坏，造成漏油现象，影响润滑作用造成局部温度升高；汽轮机振动还会增加汽轮机运行负荷造成叶片断落现象或气封片脱落，可能会掉人凝汽器打穿设备，严重时会损坏转子、引发火灾等重大安全事故，此外高负荷运行还可能会造成转动部分交变应力增强，损坏叶片、围带和叶轮等部位。

二、电厂汽轮机振动原因分析

1、油膜振荡

在电厂汽轮机工作阶段，如果存在不稳定的现象，整个机组都会受到影响，汽轮机组振动阶段，需要提前对幅度进行掌握，如果出现失去稳定性或者其他类型的现象，要提前进行归纳和总结，对转动速度进行控制，以恒定值作为基础。油膜振荡跟启动时顶轴油压不足和运行过程中润滑油存在杂质有关系。轴承油膜如果受到破坏，稳定性下降，进而产生振动，油膜受到影响后，汽轮机组运行构件产生振动问题。这种振动的显著特点为低频率振动，考虑到振动频率要求，需要对对应的振动幅度进行调整，避免出现严重的振荡现象。

2、摩擦振动

在长时间运行状态下，汽轮机转动部分如叶栅、叶轮主轴等会在外力和高温条件等作用下产生一定的热弯曲故障，进而对转动部分原来的稳定状态造成一定的破坏，最终产生摩擦振动故障。在这种情况下，汽轮机振动信号仍保持在工频状态，但是在转子以及其他因素的作用下会经常发生分频、倍频以及高频分量的现象，甚至有时还会有波形削顶这一异常现象的发生。另外，汽轮机转子产生摩擦振动故障情况下，其振动频率和幅值存在波动的基本特征，一旦这种故障存在时间过长，那么将会导致涡动现象的发生。

3、中心不正

中心不正的原因比较多：①机组启动前后的参数变化可能会引起机组热热膨胀不够或者热应力过大，造成机组振动，导致负荷影响比较大，设备系统本身受到影响。②转子出现歪斜的现象，机组本身容易出现不科学的移位的现象，进而导致偏离现象严重，产生动静摩擦，造成机组振动。③由于汽轮机工作阶段对设备温度有严格的规定，如果存在违规操作的现象，会造成转子膨胀不均匀，进而轴系不均。振动问题自然产生。一般的轴承振动是因为热应力不均，气缸膨胀不充分，油膜振荡、转子中心在按装过程中偏差、动静摩擦等，动静摩擦一般是动叶与静叶的摩擦或者是叶顶间隙调的过小造成的。

三、电厂汽轮机振动的解决对策

1、油系统故障的诊断和处理

汽轮机的故障主要来自于其运行环境。火电厂发电是一个复杂的过程，汽轮机长期运行于高温、高压环境中，易造成系统故障。杂质主要影响润滑效果，从而造成轴瓦和轴颈的磨损增加，轴颈的表面粗糙度增大，使汽轮机反应迟缓，最终造成系统故障。对于汽轮机轴瓦和轴颈的这类磨损采用堆焊结合抛光打磨的处理方式。这一过程并非来自于企业维修而是在设计中就对设备进行该处理，以增加轴颈和轴瓦的抗摩擦能力。而控制杂质则是使用人员的主要任务，需要电厂工作人员对容易产生杂质的部位进行定时的停机清洁。如在检修过程中对其轴瓦进行清洁，确保其无油、无杂质。维护人员要具有一定的经验，快速进行维护清洁，再准确安装。在对轴承箱进行时，要采用系统清洁、存油、彻底清洁轴承箱的顺序进行。这一过程要适量使用清洁剂，确保清洁彻底。在油系统故障诊断过程中，由于其主要问题就是杂质造成的运行失稳。因此，操作人员要时刻保持冷油箱以及油箱的清洁，对其进行日常维护，按时更换出现穿孔和破损的油箱滤网。对系统进行日常维护，注重其管道清洁。最后对汽轮机油系统杂质清理完毕后，要采用整体油循环的方式对其进行整体上的清洁，是保证汽轮机油系统稳定的最根本策略。循环油量还要大于正常油量，同时加装滤网以完成对汽轮机组的储油系统与输油系统的清洁，按时更换滤网。

2、进行技术改造

在电厂管理过程中需要适当进行技术改造和落实，在运行阶段采用的方式以直接启动为主，此类控制方式磨损比较严重，振动问题发生几率比较高。针对其特殊性需要提前进行技术改造。

2.1中心不正解决措施

针对转子热弯曲这一故障的解决措施是及时的更换新的转子，新的转子不会产生异常振动的现象，更加不会出现汽轮机异常振动的现象。

2.2转子质量不均匀解决措施

进行跟踪随访，对机组振动数据进行调整后，掌握负荷数据，确定机组产生气流激振的工作状态，采用减低负荷变化率和避开产生气流激振的负荷范围的方式避免气流激振现象。

2.3轴系不对称解决措施

对各个机组进行调整，如果出现异常情况，及时更换零件，避免出现摩擦振动明显的现象。

2.4油膜振荡排查措施分析

通过以上对油膜振荡发生原理分析可知，如何提高轴承和转子工作稳定性和安全性是故障处理的关键，而为了达到这一目的必须要减小二者相互之间的摩擦作用，这可以通过使用压力和湿度都是以润滑油来实现，同时还应当减少润滑动力的粘度值，以避免油膜承载力过大。在故障处理过程中切不可使润滑油的粘度过大，以免影响油分布的均匀性，导致相互之间的摩擦力增加。另外，油膜振荡故障还可以用减小轴瓦顶部间隙、增加上轴瓦轴承合金宽度、缩减轴颈和轴瓦接触角等多种方式来进行解决。

2.5汽流激振排查措施分析

通过对气流激振故障产生原理分析可知，在进行该故障排查解决的过程中，首先应当对汽轮机转子的稳定平衡状态进行检查分析，查看转子质量中心是否和旋转中心处于相同的运行状态。另外，电厂技术人员在平常检查过程中应当对汽轮机组转子的振动运行数据进行详细记录，并与机组满负荷状态下的振动数据进行整合分析，制定转子的振动曲线图，通过对曲线的观察和分析，可以判定转子运行的状态。

结束语

近些年来我国电厂取得了突出的进步，在实践阶段受到干预性因素的影响，可能出现不同类型的问题，针对其特殊性，需要做好基础管理工作，按照管理流程要求进行，避免产生其他振动问题。此外汽轮机自身结构比较复杂，受到设备运行环境的影响，出现故障的几率比较高，增加了电力系统的运行安全隐患。

参考文献：

[1]李治中，张晓慧.关于汽轮机组异常振动的分析[J].科技创新与应用，2014，11：85.

[2]梁毅超.基于Matlab的某电厂汽轮机振动故障诊断系统的研究[J].通用机械，2014，05：70-72.

[3]蔡战友.热电厂汽轮机振动成因及解决对策[J].科技传播，2014，18：90+94.

[4]杨双全.火电厂汽轮机振动故障探讨[J].广东科技，2014，22：96+131.