汽轮机热态启动振动大原因分析及对策

汽轮机热态启动振动大原因分析及对策

王源

山西华兴铝业有限公司 山西省吕梁市 033600

摘 要：汽轮机运行过程中会受到各种因素的干扰而发生振动大的现象，对汽轮机安全运行带来隐患。本文通过对汽轮机振动原因的分析，阐述了振动所造成的危害，并提出了相应的振动应对措施，有利于提高汽轮机的运行效率，为火电厂的正常生产提供重要保障，对实践具有重要的参考与指导价值。

　　关键词：汽轮机;异常振动;措施

　　汽轮机作为重要的能量转换动力机械，在日常运行中故障最为明显的表现就是异常振动。造成汽轮机异常振动的原因种类繁多，对于故障分析需要极强的专业性，有效应对汽轮机的异常振动，做好故障原因分析与应对，能够确保汽轮机设备的正常运行。

　　1 汽轮机振动产生的主要原因

　　1.1 运行中中心不正

　　汽轮机启动时升速或者是负荷太快，引起汽轮机气缸的受热膨胀的不均匀现象，或者系统内部的卡澀等导致气缸的自由膨胀受到约束，使得气缸对转子歪斜，机组的不正常移位会产生振动;机组安装的不正确或者不规范，中心位置不对，运行时振动随着负荷增加而加强;机组的进汽温度异常，导致胀差与气缸变形的几率增大，比如轴封的向上抬起会导致轴向位移引起振动;转子与汽缸不同心容易产生间隙振动。

　　1.2 转子质量不平衡

　　机组运行中叶片的脱落与磨损、腐蚀等现象使得转子的质量不均匀，这种不均匀会使得转子受到离心力的冲击发生振动;转子发生弯曲也会引起振动，主要是由于转子弯曲后引起了汽轮机内部组件的摩擦，该种振动与转子质量不均匀受到离心力冲击之后所引起的振动相类似，但是也有不同，这种振动最典型的表现是轴向振动，当转子的转动速度超出了临界的转速时，转子的轴向振动效果更为明显;汽轮机转子油膜不稳定或者是受到其他外力作用遭到破坏等，也会引起振动，主要是油膜在遭到破坏以后，使得轴瓦乌金烧毁形成轴颈的弯曲;汽轮机内部各组件之间发生摩擦会引起振动，主要是动叶片与静叶片之间的摩擦、通流部分间隙与安装的处理不当等的摩擦引起的振动;水冲击也会引起振动，这种冲击会造成转子轴向推力与扭力之间的不平衡，产生剧烈振动。

　　2 汽轮机振动产生的危害

　　2.1 轴封磨损

　　轴封的磨损将造成其密封的破坏，导致外漏气的增大，蒸汽在进入轴系以后，润滑油中由于混入了大量的水分，从而破坏了油膜，轴瓦乌金熔化，进而造成漏气损失。当隔板汽封受到震动影响而出现磨损时，将会使得级间漏气程度加深，转子上的轴向力加大，进而引起推力瓦乌金的熔化现象，机组的整体运行受到影响。

　　2.2 滑销系统磨损

　　脱销系统作为整体机组的重要组成部分，对于固定汽轮机气缸与轴承外壳具有重要的作用，另一方面，如果汽轮机在运行中发现受热或者冷却现象，脱销系统可以进行调整使得机组膨胀或者收缩。当汽轮机振动异常时，会造成脱硝系统的磨损，如果磨损严重将会造成机组的热膨胀，长此以往会引发严重的安全事故，造成巨大的损失。

　　2.3 发电机励磁机部件松动、损坏

　　汽轮机的异常振动还会造成发电机部件的松动与损坏，造成设备整体的运行受到影响。汽轮机的异常振动威胁着机组的安全高效运行，但汽轮机的振动是一个复杂与极具专业性的问题，这也就造成了必须对于汽轮机的振动情况引起重视，实时监测，及时发现振动异常现象，并加以分析及解决。

　　3 应对措施

(1) 转动部分平衡的不正确。

(2)汽轮机、发电机等对中不好。

(3)机组附属转动件，如调速器、主轴带动的油泵、危急保安器等部件平衡的不好，安装不良。

(4)受热的机件安装的不正确，在冷态安装时没有考虑它们热态工作时的自由热膨胀、热变形，使得机件在受热工作时不能自由膨胀而变得有些弯曲，破坏平衡。如各种轴在受热无处膨胀时，将被顶弯，失掉平衡，造成振动；机壳受热不能自由膨胀时，也会变形引起振动。

(5)某些机件配合尺寸不符合要求，如轴封片与轴颈配合间隙不对，配合过紧，则在受热时轴颈与密封片相摩擦，引起振动。

(6)轴承有缺陷，如轴瓦巴氏合金脱层、龟裂；轴承与轴瓦安装间隙不合适；瓦壳在轴承座中松动；轴承动态性能不好，发生半速涡动或油膜振荡等，造成振动。

(7)机组基础不符合要求或基础下沉，都会使机组发生振动。

2、运行方面的原因

(1)汽轮机汽缸保温不良、在启动前预热的不充分或者不正确，因而造成蒸汽轮机在启动时转子处于弯曲状态。

(2)固定在汽轮机转子、联轴器、变速器齿轮轴上的某些转动零件松弛、变形或者位置移动，引起回转体的重心位置改变加剧振动，如叶轮和轴结合松动、某些部分变形等。一些有严格重量要求的回转零件，如联轴器个别螺栓更换而又未做平衡试验，也会破坏平衡，加剧振动。

(3)回转部件的原有平衡被破坏，如叶片飞脱，叶片或叶轮腐蚀严重，叶轮破损，轴封损坏，叶片结垢，个别零件脱落，发电机转子内冷水路局部堵塞，以及静止部分与转动部分发生摩擦等等。

(4)启动前预热不均匀，机壳产生变形，使机组内动静部件间隙不均匀，甚至产生摩擦，引起振动。

(5)蒸汽管路或气体管路对机组的作用力，使机组变形、移位；管路与机组联接不合要求等等也都造成振动。

(6)轴承润滑不够或不适当，油泵工作不稳定，或者油膜不稳定。

(7)新蒸汽等运行参数与要求值偏差太大。新蒸汽参数偏差过大而末及时调整，使汽轮机部件热膨胀及热应力变化剧烈；汽压、汽温过低未及时采取措施；排汽缸温度过高引起汽缸变形等等。

(8)机组运行转速离实际临界转速太近、机组某部件的固有振动频率等于或低倍于汽轮机运行频率，使部件或汽轮机发生共振。

(9)汽轮机内部转动部件与汽封偏心，产生蒸汽自激振荡引起振动。

(10) 发电机电磁力不平衡引起振动。

　提高故障预警、分析能力

　　由于汽轮机的异常振动是较为常见的现象，而异常振动又是故障预警的标志，异常振动说明了机组存在问题，安装的不合理等都可能造成异常振动。因此，为防止汽轮机的异常振动现象，可以通过对新安装与检修的设备进行试运行，测试各种轴承振动等的标准，在测试通过以后再进行使用。如果振动测试不通过，则需要进行故障分析与查找，采取相应的措施来进行故障应对，将振动调整至合理范围，之后再进行设备的投入与使用。

　 完善监视、监督机制

　　汽轮机机组中，可以安装轴承振动测试装置与大轴振动测试装置，这些装置的安装可以便于对机组的振动情况进行监测，一旦出现异常振动，相应监视装置就会发出预警，提醒设备检测人员发现设备故障，技术人员及时进行检修，可以减少机组运行中的安全事故。对于汽轮机的振动监督要做到制度化、规范化，异常振动情况要及时检修和处理，防止异常振动的加强对机组造成破坏。

　　优化机组保护

　　汽轮机运行过程中，安装相应的振动监视装置和保护系统，并建立信号报警与控制系统，构成了保护汽轮机安全高效运行的基础设备。另外，机组应该安装振动保护的相关设施，当汽轮机的振动超过了既定的安全范围时，就会发出脉冲信号驱动该装置保护机组电路，自动关闭主汽门，并发出报警信号通知相关技术人员，可以实现对机组的有效保护。但是，近年来随着机组容量的增大，导致对于汽轮机的监视与保护装置提出了更高的要求，需要这些装置具有更高的安全性与可靠性，来进行汽轮机振动的监视与保护。

　　4 结语

　　汽轮机的正常振动对于整体机组的正常运行具有重要的作用，一方面实现了对机组的安全控制，另一方面又确保了生产的正常进行，对于整个电力与供汽系统而言就有重要的意义。因此，在实际的生产操作中，要采用科学合理的方式避免振动异常现象的出现。机组投入使用之前，要进行试运行测试，及时发现异常振动并妥善处理，安装必要的监视与保护控制系统，对振动情况进行监测与保护，保证整体机组的安全运行。

　　参考文献：

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　　[2]蔡强，黎瑜春.汽轮机间歇性突发振动原因分析及处理[J].现代机械，2017（5）：98-100.

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