汽轮发电机组振动原因分析及处理

汽轮发电机组振动原因分析及处理

梁白林 杨贤

黔东电力有限公司

摘要：伴随着时代与社会经济的高速发展，我国各个领域得以不断进步，各项机械设备也得到广泛应用，对其运行效率也提出更加严格的标准。正常运行中汽轮机机组允许存在一定参数范围内的振动现象，但如果振动超出允许范围将对整个机组的运行以及电厂的稳定发电工作产生不利影响。对振动故障进行分类，总结、分析设备启动和运行过程中常见的振动问题，并介绍相关解决方案，为设备的安全可靠运行提供技术保障。

关键词：汽轮发电机；故障诊断；振动

引言

振动是衡量大型旋转设备运转状态的重要指标，需要对其进行快速、精准的采集、分析和故障诊断。引起振动的原因极其复杂，不仅与设备前期的设计、制造、安装有关联，同时，与设备在运行中的工艺过程参数有着密不可分的连接。

1汽轮机简介

目前，发电厂通过天然气、煤炭等不可再生资源来产生

电能。发电的具体过程是通过燃料的燃烧过程来产生较大的热量，而在水的加入后将会产生一定的热蒸汽，这些热蒸汽可以有效地将化学能转化成热能。在高压热蒸汽的作用下，汽轮机将持续运转，这些热能也将转变为机械能，从而形成循环过程，达到更好的汽轮机运转效率。汽轮机使用机械能来转化为电能，而这些电能将被传输到发电厂。现阶段，我国的发电厂包括天然气发电厂、工业废料发电厂、余热发电厂、燃煤发电厂等，而汽轮机主要使用在火力发电厂的发电工作中。汽轮机的基础结构包括低压缸、中压缸和高压缸三个部分。现阶段也有一些汽轮机的设计是将中压缸和高压缸结合在一起。汽轮机同样也包含一些辅助结构或者是系统，如润滑油、给水系统等，所以其结构十分复杂。

2汽轮机振动原因分析

2.1油膜失稳

汽轮机油膜失稳形式包含两种：油膜振荡与半速涡动。其中，半速涡动多发生在转速低于第一临界速度期间，随着转速的不断提升，在某一低速阶段开始，该振动会不断升高，有时随着转子速度的增加，这一情况也会逐渐消失。随着转子转速的不断变化，涡动频率也将不断变化，但转度半频关系一直不变，识别半速涡动法多使用级联图，级联图中，半频振锋频率点体现为斜率为2的直线。此外，波形图中和轴心轨迹中也经常可以看到低频特征。

2.2汽轮机叶片问题

汽轮机叶片的故障原因有很多，其中最为常见的原因就是蒸汽的品质问题。其次就是叶片自身的结构和紧固问题。最后，机组运行状态也会对汽轮机叶片产生影响。而机组低压级叶片在实际运行过程中，末级叶片出汽边的水冲蚀损伤已成为影响大机组安全运行的普遍问题，应给予高度重视。出汽边水冲蚀所造成的后果不仅使叶栅的气动性能恶化，级效率降低，还会改变叶片的振动特性，导致机组发生强烈振动，而且可使级效率下降，增加了末级叶片断裂的危险性。当断落的叶片落入凝汽器时，会将凝汽器管束打坏，使凝汽器内循环水漏入凝结水中，还会造成转子失去平衡或摩擦撞击产生剧烈震动。

2.3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。因此，轴承对准故障的问题在一定程度上反映了汽轮机机组运行中的轴承偏差问题。鉴于这种振动破坏现象，有必要根据实际情况测量、评估和调整汽轮机机组外圈和两个半联轴器的开口偏差。

3解决汽轮机异常振动措施

3.1加强汽轮机设备维护与保养工作

汽轮机设备的维护和保养十分重要。首先，企业必须要安排汽轮机的管理规划，做好维修和保养计划，及时地针对汽轮机中存在的一些问题进行处理。因为汽轮机的结构复杂，所以维修人员必须要严格做好维修工作，不可有懈怠的情况。在维修和保养过程中，要加强监督工作，确定好责任制度。在维修过程中，要做好记录工作，对维修过程和所使用的新技术进行详细的记录。其次，监督人员要熟练掌握维修知识体系，落实好责任，对汽轮机维修前和维修后的状态进行记录，确保机组正常后才能够继续投入运行。而平常养护工作也十分重要，要做好清洁、润滑等工作，确保工作状态正常。

3.2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。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。

3.3振动保护装置安装

振动保护装置由信号报警系统、监控系统、保护系统构成，该装置和测量装置一样，若振动大于某一临界值装置就会发出预警信号，该保护装置的不同主要为其可以发出脉冲信号，该信号可以对电路进行合理控制，让其主动关闭主要汽门，便于紧急停机。一直以来，在汽轮机机组量不断增加的当下，安装测量和保护装置越来越重要。所以，日常工作期间，有必要加强安全监视和保护装置动作研究，确保保护动作科学合理地开展。

3.4推行汽轮机设备维护新技术

要实现电力企业的健康、稳定发展，汽轮机的运行与设备维护是非常重要的，为了保证汽轮机的稳定性与安全性，相应的电力企业还需要跟紧时代趋势，在实际的设备维护过程中要推行汽轮机设备维护新技术，在以往的汽轮机运行与设备维护过程中，由于电力企业对维护技术未予以关注，在设备维护方面还是采取以往的技术方法，这不仅使设备维护的整体效率降低，还会在一定程度上影响汽轮机的后续运用。对此，电力企业就需要重视设备维护新技术的运用，在运用相关技术前期，要对所使用的汽轮机类型进行记录，后续立足于实际来应用相关技术，这不仅可以实现设备维护技术的价值，还可以为汽轮机的后续投入使用提供保障。通过先进性技术可以建立以安全生产为基础、以维护质量为生命的发展和改革战略,从而进一步提升汽轮机的使用寿命，为电力企业的后续发展提供保障。

3.5提高技术人员专业素养

汽轮机结构十分复杂，为了能够提高机组经济效益，降低故障率，电厂必须要加强对专业技术人员的培养。运行方面要优化运行方式，降低能耗指标，及时检查并分析汽轮机运行过程中出现的问题，加强设备缺陷管理。检修维护方面要加强机组维护力度，提高缺陷处理的速度和质量，加强新技术的应用和创新，提高检修人员的专业技能水平。

结语

汽轮发电机是保障经济发展、人们正常生产生活的重要设施。汽轮发电机的安装以及调试等都是影响汽轮发电机正常运行的重要技术。因此，技术人员在进行汽轮发电机的安装与调试工作时，除了要按照相关安装图纸、安装流程进行操作外，更要懂得安装与调试的技术要领，除此之外技术人员还要通过各种学习增强自身的专业技能以及综合素质等，从而保障汽轮发电机的安装工程以及后期运行的有效性，进而在一定程度上满足市民以及企业的用电需求等。

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]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.