火电厂汽轮机振动大原因及对策分析

火电厂汽轮机振动大原因及对策分析

王新丰

新疆天富能源股份有限公司天河热电分公司 新疆 石河子， 832000

摘要：随着市场对电力需求的持续增长，电厂的生产效率以及对节能降耗的需求也不断提高。尽管高温高压汽轮机的进口参数已经大大改善，但其对轴承系统的干扰也明显增加，严重时可能会造成轴承系统永久弯曲或损坏，造成严重的经济损失。特别是在复杂的蒸汽分配方式下，新鲜蒸汽对调节级叶片的阻碍较大，对轴承系统的稳定性提出了更高的要求，而轴承的不稳定性是限制机组稳定运行的重要因素[1]。轴承的振动和操作参数非常敏感，一旦没有细心校准或振动超过标准就会发生停机事故，严重影响设备的生产效率。

关键词：电厂；汽轮机组；振动问题

1火电厂汽轮机振动大原因

1.1故障特点

1.1.1转子质量不均衡

由于转子质量不平衡而产生的离心力或激励力，是发电厂中最重要的振动问题之一。转子质量参差不齐可以分为几大类，但都会直接影响系统的性能。例如，如果由于转子弯曲而不能及时调节装置的弯曲状态，则会发生零件的摩擦，导致工件和导向板之间的摩擦增大。调度控制不充分会导致汽轮机叶片变形和膜片弯曲而引起振动问题，这样蒸汽涡轮汽轮机的振动问题会随着速度增加、提升离心力的力度。对于轴向振动的某些变化，必须预先设置电阻，以便评估振动幅度。根据动态轴承安装的特定要求，严重的操作错误或其他现象可能会导致明显的振动问题。

1.1.2轴系无法对中

电厂的汽轮机机组在运行时，对驱动轴系统有着严格的要求。为了避免剧烈振动，必须将相应的零件安装在相邻位置。在实际操作中，如果侧向反射不均匀或根据轴和安装要求而明显偏离，则必须相应地调整位置。由驱动轴系统故障引起的振动问题具有明显的特征。在将两个相邻的轴安装在相对应的轴承部件的前提下，两个相邻轴的偏差和倾斜度很容易引起汽轮机的振动问题。

1.1.3油膜振荡

汽轮机是电厂发电设备的重要组成部分，其工作阶段的不稳定性会影响到整个发过过程。在汽轮机机组的振动阶段，需要预先掌握振动的幅度，如果有不稳定或其他现象发生，则需要及时汇总数据情况，并根据固定值控制速度。如果汽轮机运行期间转子不稳定，则其振动将非常混乱，振幅将进一步增加。油膜振动主要是由于汽轮机机组的严重不稳定性引起的，振动频率与速度之比为1：2。此时，即使装置的速度增加，相应的振动频率也保持在该恒定状态。这种振动故障的主要特征是低频振动和小振幅。在这一前提下，如果蒸汽涡轮机的运行速度高于初级临界速度的两倍，则机组产生的低频振动速度将与初级临界速度同步。

1.2原因分析

1.2.1中心振动异常

（1）汽轮机开始运转时，如果预定的预热时间不足、速度过快或负荷过大，则汽缸体在加热过程中会膨胀不均。同时，汽轮机机组滑动销系统的固定问题会限制汽缸的热膨胀，这导致转子和汽缸在操作期间的相对偏差，并最终导致整个机组的异常振动。这也是现阶段汽轮机振动问题的主要原因。

（2）在汽轮机设计阶段，对于入口温度有着严格的规定。但是，如果汽轮机机组未按规定要求运行，则会增加差异膨胀和气缸变形。在机组运行期间，如果抬高高压轴封，则整个汽轮机将经历一定程度的轴向运动。当真空度下降时，废气的温度相对升高、轴承向上移动，这自然会引起振动问题。显然，这将改变汽轮机的重心，从而导致整个设备的异常振动。

（3）对汽轮机机组进行全面检查后，在安装时应检查联轴器中心点是否有误。随着设备负载的增加，由于安装错误导致的设备异常振动会加重，从而导致整个设备的二次损坏。如果汽轮机机组在高于设计值的入口温度下运行，则其膨胀差异和气缸变形可能会更加严重，从而导致设备中心振动超过轴承极限。

1.2.2转子质量不均衡

（1）由转子的弹性弯曲引起的振动。在汽轮机机组运行期间，叶片装置的破裂、磨损、腐蚀和溢出将直接导致转子不平衡，并在弹性弯曲力的作用下引起振动。如果转子弯曲，即使汽轮机内部部件之间没有摩擦也会出现振动问题。这类振动的特征与质量不平衡的特征一致，两者之间的区别在于，轴向振动是这种振动最明显的特征，尤其是当汽轮机的速度超过相关规定值时，振动幅度会大大增加。

（2）由于油膜损坏或稳定性下降而引起的振动。在电站汽轮机装置长期高负荷运行过程中，轴承油膜不可避免会变得不稳定或损坏，轴承衬套的黑金会经燃烧后受损，导致整个轴承受热不均匀，最终在轴颈弯曲的作用下，整个汽轮机会出现振动异常。如果油膜损坏或浮起，则设备的轴承衬套会更快地燃烧，并且轴颈受热后会弯曲，从而引起振动问题。

（3）由于蒸汽涡轮机内部部件之间的摩擦引起的振动。在汽轮机运行期间，如果发电机的定子和转子之间的气隙不均匀，并且发电机的转子绕组短路，则会导致整个汽轮机机组的异常振动。由于转子叶片和导向叶片之间的摩擦，轴向误差和流动路径中的间隙不足，涡轮叶片的变形和隔膜的弯曲，轴承的放置或操作误差等，这些振动问题会引起摩擦和振动问题。

2振动问题解决对策

2.1改进监控措施

电厂汽轮机机组必须配备轴承振动测量装置和轴振动测量装置，以在机组运行期间实现对特定振动条件的实时全面监视。另外，当振动参数值超出范围时发出警告信号是有益的，有利于相关管理人员科学地采取措施，应对异常振动问题并有效避免振动事故。在轴承振动测量阶段，必须做好安装和处理。安装涡轮轴承后，可以随时随地检查设备的振动[8]。如果超出指定范围，则可以根据警报信号进行分析。收到警报信号后电厂将采取有效措施，以最大限度减少事故发生。另外，在修正了各种突发情况之后，有必要强调日常应用需求、及时关闭操作设备的意识，并尽快执行维护以避免事故发生。

2.2科学有效的保护措施

电厂汽轮机机组必须配备防振装置，允许在操作期间实际振动参数值超出允许范围时，该装置充分利用脉冲信号，从而实现对整个回路传动的全面保护，并允许主蒸汽阀自动关闭操作。它可以在发生振动问题时随时关闭并尽可能保护整个汽轮机设备的性能。为了确保汽轮机的有效应用，实际中可以构建一个完整的保护系统来了解每个设备的信息。考虑到安装过程的特殊要求，有必要在设备中安装防振设备。如果超出规定范围，则在发送脉冲信号后将保护控制电路。为了正确保护设备，首次关闭设备后有必要以信号传输的形式通知员工。

2.3进行技术创新

在电厂管理过程中，可以进行适当的技术改造。在设备工作阶段，主要使用直接启动模式。该控制方法对设备是高度磨蚀的，并且非常容易振动。考虑到其特殊性，有必要提前进行技术创新。

（1）解决转子热弯曲的问题。主要方法是及时更换新转子，新的转子不会产生异常振动，而汽轮机则不会因此被诱发。

（2）解决转子质量不均的问题。在调整了机组的振动数据之后，可以掌握机组的负载数据并确定引起气流激发振动的机组的工作状态。通过减小负载变化率并避免气流激励的负载范围，可以避免气流激励。

（3）解决轴不对称的方法。一旦发生异常情况，必须及时调整每个设备并更换零件，避免摩擦和振动。

3结束语

近年来，我国的发电厂取得了长足的进步。发电厂设备大多数涉及汽轮机的事故，在损坏之前工作的过程中都表现出明显的振动特征。在特异性方面，有必要根据管理流程的要求执行基本的管理任务，并避免其振动问题。本文分析了由中心偏差现象、转子质量不均匀、轴不对称和油膜振动引起的问题，并提出了相关解决措施，以确保电厂的可持续发展。

参考文献

［1］冯永和.离心压缩机汽轮机（103JT）的振动故障分析和研究［D］.兰州：兰州理工大学，2014.

［2］沈克伟.大型汽轮机组远程振动监测系统研究［D］.北京：华北电力大学，2013.

［3］董晓峰.基于RCM分析的智能化汽轮机组故障诊断系统研究［D］.北京：华北电力大学，2012.