汽轮机启动过程中振动异常分析及处理

汽轮机启动过程中振动异常分析及处理

安文锐

中国能源建设集团山西电力建设第一有限公司

山西省大同市 037043

摘要：汽轮机是火力发电厂的核心设备，是发电系统中关键的组成部分，主要部件有气缸、转子、联轴器等，为高速旋转机械。该机组的正常运行除了能确保电力生产单位正常供电外，还能保障从业人员的人身安全。因此，加强机组的振动故障监测和诊断，对保障汽轮机的安全使用有着重要意义。但因汽轮机工作的环境较为复杂，加上人为操作因素的影响，汽轮机运行时出现振动异常的发生率不断上升。在启动过程中发生振动异常危险的同时，还严重威胁其使用的安全性。下文将对汽轮机冷态启动过程中振动异常情况的原因及解决方案进行分析和探索。

关键词:汽轮机；启动过程；异常振动；措施

中图分类号：TH723

文献标识码：A

引言

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汽轮机启动过程中振动异常分析

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，或者系统内部的卡涩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机组汽轮机启动振动异常处理方法

2.1初步故障判断

结合汽轮机振动随负荷变化趋势可知，汽轮机振动值对缸体热变形敏感。综合振动异常时的现象可初步判定汽轮机故障为动静碰摩，而结合本机组原因可能为以下两点：①汽轮机滑销系统故障，机组热膨胀故障导致动静摩擦；②汽轮机转子存在热变形，随机组进汽量变大而体现出来，致使转子转动不平衡振动变大。考虑到机组在近两年的运行期间内，未出现过可能致使汽轮机转子发生热弯曲的因素或现象。该机组的振动异常原因为滑销系统故障的可能性较大。具体到滑销系统出现了哪类型故障需要在机组的大修过程中进一步得到验证。

2.2处理方式及开机测试

汽轮机轴承座立销槽开裂断掉导致高负荷振动大故障，必须将该轴承座立销槽修复，问题才能得以处理。若从生产厂家购买新的机头轴承座将花费更长的时间，故只能现场修复该机头轴承座立销槽。由于汽轮机机头前轴承座材质为铸铁，铸铁可焊性差且焊接时无法保证焊接后立销槽与立销的配合精度。故只能采取其他方式修复：在原立销键槽壁开裂位置用镗床加一平面，再在平面上开孔通过螺栓及圆柱销的方式固定一块钢制件加工件在轴承座上，同时以另一侧完好的立销槽壁为基准从加工新调整出一个完整的立销槽。在保证新加工的立销槽的强度情况也，也兼顾立销槽与汽缸立销的配合精度。

在完成大修其他工作后，遂启动汽轮机组对维修效果进行鉴定。机组在启动升转速至工作转速振动状态良好。机组带负荷后，负荷由低负荷至满负荷振动状态良好，汽轮机后轴承振动由129um下降至最大30um，至此汽轮机高负荷状态下振动异常故障得到解决。但造成汽轮机轴承座立销槽开裂断掉的原因还有待今后进一步探究。

2.3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。

2.4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。

结束语

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。

参考文献

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