汽轮机运行振动危害与解决措施

汽轮机运行振动危害与解决措施

殷斯坤

中国电建集团江西省电力建设有限公司 江西南昌 330002

摘要：在我国进入21世纪的新时期，市场经济在快速发展，社会在不断进步，对于汽轮机而言，其是否处于正常的运行状态往往可以通过汽轮机的实际振动情况加以判断，若汽轮机在正常运行过程中发生了异常振动问题，那么则可以说明该汽轮机组在长时间的运行过程中出现了故障。而造成汽轮机异常振动的原因较多，要想确保汽轮机的安全稳定运行，切实提高汽轮机运行效率，就必须要避免汽轮机出现异常振动问题，使汽轮机运行振动处于可被允许的临界值范围内。

关键词：汽轮机;运行振动危害;解决措施

引言

汽轮机的振动原因是多种多样的，而振动又是汽轮机的主要故障原因，解决这一问题将对我国的电力生产产生极大的推动作用。目前，我国的电厂一线工人和专家学者也对这一问题进行了研究，并且取得了相当程度的进展。火力发电作为我国的主要发电方式，必须保证其安全稳定地运行。在此基础上，任何投入都是不过分的。

1汽轮机异常振动的原因

1.1油膜失稳

油膜失稳方面，汽轮机主要表现为两种形式，即油膜振荡以及半速涡动，对于半速涡动现象来说，其一般出现在转子转速小于两倍临界转速情况下，在对其转速进行提高处理时，则会在较低的转速情况下出现该问题。对于该种振动情况而言，其可能会一直存在，并逐渐持续到较高的转速情况下，也可能在到达一定转速值时消失。而当转子转速变化时，其频率也将随之变化，但在半频关系方面则会保持一致。

1.2转子受热弯曲变形

在实践经验总结中得知，转子出现热弯曲变形的原因也有很多种，但是常见的就是自身热量过高，不能及时散热，从而产生应力变形，转子运行过程中气缸会进入冷空气，进入水汽，那么这些气体会和气缸产生静摩擦和动摩擦，最终导致发电机转子冷却存在着差异，这样转子就不可避免的发生热变形。当转子发生弯曲变形之后，转轮机组就会出现异常振动，出现这一问题，可能会临时产生危害，也可能是永久性产生危害，虽然直接后果不同，但是原因都是转子质量偏心造成的。如果不能及时控制，引发和质量偏心类似的旋转矢量激振力。当转子出现弯曲，这种弯曲会导致轴弹力不同，转子运行中出现不平衡问题，同时出现的离心相位也不同，如果二者作用力可以相互抵消，也就是作用力大小基本相同，那么转子的振动幅度会非常小，在专业术语中称之为凹谷相撞，这一情况和转子不平衡导致的动力特征存在着很大的不同。如果二者力不能相互抵消，力的大小差距很大时，就会出现严重的振动噪音，那么相关人员要及时进行检修，必要时可以更换新的转子。如果不平衡值比弯曲作用力的值大，振幅的减少量在临界转速之下。如果不平衡值比弯曲作用力的值小，振幅的减少量在临界转速之上。有此可见转子受热弯曲变形的危害非常大，而且故障特点明显，因此检修人员只要严格按照流程工作，提高岗位责任心，就可以及时发现问题解决问题，保证火电厂的正常运行。

1.3膨胀不均

膨化不均引起的振动主要是由于汽缸膨胀受阻或者是加热的不均匀引起的，这时汽轮机轴承的位置和标高就会发生改变，造成转子的中心产生位移，减弱轴承的刚度，引起机械振动。这一振动主要由两种原因造成：一种是机组在启动的时候疏水不畅，在暖管或者是暖机的过程中，部分疏水寄存在主汽管道或者是汽轮机本体某一部分，金属由于受汽水影响，产生受热变形或者是膨胀不均，造成在运行过程中摩擦振动；另一种原因是冲转或者是运行过程中，主热汽温、再热汽温、压力与金属汽缸的温度不匹配，转子受热不均，产生弯曲或者是变形，造成润滑油的油温、油压远超正常的运行参数，使转子与气缸的膨胀不一致，引起振动。

2汽轮机异常振动的解决措施

2.1做好汽轮机的安装与检修工作

异常振动是汽轮机在运行过程中发生的一种缺陷性问题，所以，在安装与检修汽轮机组的过程中，应该先做好汽轮机组的试运行工作，确保汽轮机组的各项振动指标都满足标准需求后方可允许进行投入使用。在安装过程中，切记找准汽轮机组的中心位置，与转子相对，不能存在位移问题。同时，要做好汽轮机的定期检修工作，制订科学合理的检修计划，避免汽轮机存在安全隐患问题。若汽轮机在运行过程中发生异常振动问题，必须要及时找出原因，确保将振动降至允许范围内之后方可继续投入运行。在汽轮机的启动过程中，要保证足够的暖机时间，并保证汽轮机运行条件符合设计标准。

2.2神经网络的汽轮机振动诊断系统

前文已经提到过，对于振动的解决措施无非进行保养、设备更换、参数调整这三种措施，防止汽轮机振动应首先建立一种汽轮机振动诊断检测系统，及时发现问题原因，进行问题的解决。神经网络的汽轮机振动诊断系统是近年来最新的研究成果，是一种计算机信息处理系统，对人脑神经系统的数学模拟，模仿人类的信息处理方式。这一系统是根据汽轮机振动信号分析原理方法和故障特征提取方法，通过神经网络和Matlab软件的信号处理相结合以及GUI界面编程构建汽轮机振动故障的识别系统。这一系统主要是收集汽轮机的振动信号，并进行一系列的数据处理，最终给出振动类别的判断。首先安装信号采集系统，在汽轮机头、各个振动点安装机械箱和吸纳红采集装置，然后对信号进行采集，并把数据保存在特定文件里，方便进行观测与处理。并将信号进行消除多项趋势以及小波的降噪，进行基于小波能量的提取并保存。这样就可以对其进行故障特征向量的提取并进行小波包重构信号特征的向量处理。将经过处理的特征向量作为测试诊断的样本。由上可知，这一系统具有相当程度的准确性、方便性、快速性。通过这一系统，我们可以快速地判断汽轮机振动原因，在造成较大事故之前，就能及时发现其故障趋势，及时进行调整与维修。要注意这一系统需要进行大量的实验，并对实验数据进行收集，实验数据越多，参数越多，效果越好。

2.3分析解决摩擦振动问题的措施

摩擦振动是比较麻烦的，因为任何机械设备在运行过程中，都会存在摩擦力，这一问题是不可避免的。在日常检查汽轮机的时候，或者是进行设备维修的时候，要重点对各个部件进行检查，尤其是相互之间的摩擦情况，分析其是静摩擦还是动摩擦。除此之外，时刻留意机组的各个零件之间是否存在着摩擦声音，声音不能超过一定的范围，振动频率也要控制在一定的限度内。

2.4气流震荡防止

同其他问题类型相比，气流震荡可以说是在我国出现几率较小的情况，但是，我们依然要对其进行同等看待。防止方面，首先可以通过反漩涡技术的应用对流体的周向运动产生干扰，在以逆向方式将其注入到流体后对失稳的界限转速进行提升。对于该种技术来说，其在应用中也将衍生出数量较多的、具有高效特征的主动控制手段，且在具体应用中并不会损害到汽轮机设备。其次，通过对轴径在轴承中的偏心率进行增加，以此对振动几率进行降低。最后，可以对轴承的几何形状进行改变，在对周向旋流进行扰乱的同时对其切向力强度进行减少，以此使转子能够获得更高的运行稳定性。

结语

通过以上对火电厂汽轮机运行异常振动原因分析发现，这些故障在日常工作中不可避免的会发生，因此相关班组必须做好日常的检修、维护工作，提高个人检修能力，当发现汽轮机设备有异常振动后，就可以判断出故障原因，然后严格按照操作流程处理，避免故障恶化。在以后的发展中，电力企业要加强人员的培训，提高个人能力，提高岗位责任意识，将工作放到第一位上。

参考文献

［1］焦玉婷.汽轮机异常振动分析与排除［J］．中国设备工程，2018，(05):47－48.

［2］张玉驹.汽轮机运行振动的危害原因分析及处理方法［J］．盐科学与化工，2018，(05):32－33.