火电厂汽轮机运行异常振动原因分析与处理措施研究

火电厂汽轮机运行异常振动原因分析与处理措施研究

何刚 李晓宇 张大成

黄冈大别山发电有限责任公司 湖北 麻城市 438304

摘要：在汽轮机的运转过程中，必然会因为各种因素造成振动，引发汽轮机故障。为了避免因为振动而造成的汽轮机故障，必须做好汽轮机监测工作，将可能引起故障的异常振动及时解决。因此，在对汽轮机的运行方面，应做好检查和统计工作，总结所遇到的异常振动情况，不断完善处理机制，这样才能确保汽轮机的运行更加安全、高效。

关键词：火电厂汽轮机；异常振动；原因分析；处理措施

1发电厂汽轮机结构及工作原理

1.1 汽轮机结构构成

作为发电厂的重要设备，汽轮机的稳定运行不容忽视。因此必须充分了解汽轮机的结构，才能有助于对设备运行情况、故障情况及可能存在的危险点做出正确分析，保证汽轮机正常运行。汽轮机主要由转动部分（即转子）、固定部分（即静体）两部分组成，其中转动部分主要构成部件包括主轴、叶栅、叶轮、联轴器、紧固件等，而固定部分则包括蒸汽室、隔板、轴承座、滑销系统、轴承、喷嘴室、机座等。汽轮机主要是作为发电厂带动发电机的原动机，除了上述主要结构，还需要配置相应的附属设备，比如阀门、管道、凝汽器等，在这些设备的共同运作下，实现了热能向动能的转化，为发电机提供原动力，从而带动发电机发电，供应电网用电需要。

1.2 汽轮机的工作原理

汽轮机的本质实际上是一种能量的转换装置，它将高温高压蒸汽的热能转化为涡轮式机械能，高温蒸汽通过喷嘴进入，在高压下突然膨胀，在喷嘴处压力降低的同时速度增加，气流方向转变的同时，产生冲击力吹向叶片，推动叶轮旋转做功，实现热能向动能的转变，而涡轮的轴旋转后产生的机械能通过发电机实现机械能到电能的转换，从而实现火力发电的全过程。

2分析发电厂汽轮机出现异常振动的原因

2.1汽轮机启动过程中振动异常

汽轮机启动过程中振动异常，主要可以从以下几个方面进行分析：一是暖机时间不足，升速过快；二是机组胀差过大。汽轮机的转子、汽缸等部件在动态与静态交变过程中有较大区别，如热交换条件、轴向形成的膨胀等因素。而其中轴向形成的膨胀主要是指发生相对膨胀情况，又称为胀差。胀差的大小变化使机组轴向动静间隙的动态发生变化，导致机组异常振动的发生。

2.2由于汽流不均产生汽流激振

当汽轮机机组的负荷一直增加，超过某个临界点时，就会使轴振动迅速加大，而低于这个临界点时，振动会立刻减弱。振动的频率与高压转子一阶的临界转速相等或略低，产生的汽流激振是正向涡动，多是在高压转子部位产生，也有的出现在再热中压转子处。之所以形成汽流激振的现象，是因为汽轮机运行状态下，汽道内的汽流不够均匀，导致叶片受力不均。而对于大型机组，汽流膨胀的地点位于叶片末端，所以，汽流运行路径发生错乱而形成汽流激振。

2.3因摩擦振动而导致转子热弯曲变形

汽轮机在运行过程中会产生一定的摩擦振动，这对汽轮机的影响并不大，但却会对转子造成影响。转子由于摩擦振动造成自身受热不均匀，进而出现热弯曲，失去了应有的转动平衡，出现异常振动现象，这将给汽轮机的平稳运作造成不良影响，严重情况下会形成异常振动故障。

2.4因转子受热弯曲变形而导致异常振动

汽轮机的转子受热弯曲变形后会导致汽轮机发生异常振动。导致转子受热弯曲变形的因素很多，最主要的是转子散热不良、自身热量过高导致的变形。在汽轮机运行时，冷空气、水汽等进入气缸内，和气缸产生摩擦产生大量的热能，这些热能导致转子难以有效冷却而受热变形。一旦转子弯曲变形，就会影响到转轮机组的正常运转，出现异常振动。这种异常振动如果不能及时被发现并有效解决，将会给汽轮机的正常运行带来影响，严重情况下将直接导致故障产生。转子受热弯曲，使轴弹力发生改变，引发转子运行失衡，离心相位发生改变。如果轴弹力和离心力能够得到抵消，转子的振动幅度将比较小，对汽轮机运行带来的影响也较小。如果两种力不能抵消，甚至叠加在一起，就造成转子大幅度振动，产生剧烈的噪声，引发故障的可能性极大。

3火电厂汽轮机常见异常振动的处理措施

3.1机组启动过程中振动异常处理方法

在汽轮机冷态启动过程中，需要高度监控高、低速升速暖机过程中的具体操作，即在低速升速阶段要完成听音检查、提高在高速升速阶段汽轮机振动故障的注意力。其次，由于汽缸温度相对较低，在汽轮机冲转至定速以后，要充分考虑转子与汽缸之间的实际胀差，进而可以有效的控制进汽量以及进汽温度。为了有效处理机组启动过程中出现胀差过大的异常现象，需要做到：一是严格控制冲转时过、再热蒸汽的温度，若存在过高现象，应及时将过、再热蒸汽的温度降低至合适范围；二是严格控制流量变化速度，作为补充过、再热蒸汽温度控制的手段，达到更好控制胀差的目的；三是要实时调节轴封供汽压力及温度，选用合适的供汽汽源，保证合理的轴封供汽温度以及供汽时间，可以在一定程度上控制胀差；四是合理利用高压缸倒暖，提高高压缸各部金属温度，减少高压缸内、外壁和上、下壁的温差，使启动过程中的高压缸胀差得到改善；五是在汽轮机启动过程中，当机组维持一定转速时，改变凝汽器真空则改变了汽缸进汽量，也可以在一定范围内调整胀差。

3.2对汽流不均形成汽流激振采取的处理措施

汽轮机出现汽流激振故障，在排查时需要根据相关数据来绘制振动曲线，从而分析具体故障的情况。对给水量、负荷速率进行调整，并将记录的数据描绘成汽轮机的相关运行曲线。不同的调整会产生不同的汽流激振结果，根据记录数据进行对比，查看能够抵消汽流激振的调整方式，避免汽流激振给汽轮机组运行带来负面影响。降低负荷率，能有效避开汽流激振所带来的负荷范围，这能保证汽轮机正常运转。

3.3因摩擦振动产生故障采取的处理措施

汽轮机在运行过程中难免会产生摩擦振动，这是因为各个设备在运行时都不可避免出现摩擦，根本不能消除。但如果摩擦情况过于严重，就会导致设备异常振动的出现，可能造成设备出现故障。因此，应该对汽轮机内部的各个部件进行检查，查看是静摩擦还是动摩擦，一旦摩擦噪声过大，就需要进行检修。对于因摩擦而发生故障的设备，需要进行检修或更换，保证振动摩擦不会对其他元件造成影响。

3.4 对转子热弯曲故障所采取的处理措施

安装设备时，根据正确的安装步骤进行安装，比如利用钢丝校准轴线，安装就会更加准确。在纵向中轴线前后设定预埋位置，然后对螺丝做出调整，做出相应的钢丝架。利用钢皮尺测量洼窝两侧的长度，保证长度相等。复测时，横向找平可使用水平仪。在洼窝面上放置水平仪，然后在竖向上做出合理的调整，确保轴承座水平符合要求。对所有机组进行排查，出现问题后应迅速做出调整，直到所有设备都完成校准。通过正确的安装，使汽轮机轴承保持纵向和横向的稳定，从而避免了转子因受力不均匀而产生摩擦异常，发生热弯曲现象。解决了转子热弯曲情况，汽轮机的运转就不会受到严重影响，保证了发电的稳定。如果转子出现了热弯曲故障，就需要及时更换转子，将故障排除。

结束语

汽轮机的顺畅运行是电厂为人们日常生活提供大量电能的重要保障。但汽轮机在运行中经常出现振动异常等情况，可能会导致故障出现，影响电厂的持续供电。因此，需要做好对汽轮机振动的监测，从多方面排查造成汽轮机振动异常的因素，结合实际情况做出有效处理。

参考文献

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