结构化思维下的汽轮机异常振动分析研究

结构化思维下的汽轮机异常振动分析研究

夏德强

章丘明泉工业设备制造安装有限公司

摘要：汽轮机运行过程中，难免会出现异常振动的现象，影响汽轮机振动的原因

有很多，为了更好的归纳总结这些原因，本论文结合结构化思维的方式对造成汽轮机异常振动的主要因素进行系统且有条理的研究与分析，进而深入的探讨了消除汽轮机异常振动的有效对策，为检修汽轮机的工作人员提供了一定的参考方向，促进了工作效率的有效提升。

关键词：结构化思维；汽轮机；异常振动；

引言：

在化工生产中汽轮机凭借安全可靠性、耐用性和高效率性，成为了当前的是煤化工行业必不可少的设备，因此只有对汽轮机实施定期的维修及保养，才能有效保证该设备的正常工作，进一步提升生产力和经济效益。

1、结构化思维概述

结构是万物之本，任何事物都有结构，结构化思维就是以结构的视角，从多个侧面清晰而全面的去审视工作当中遇到的问题的一种思维方式，如图1结构化思维方式示意图，它可以将人们脑中零碎的想法进行归类划分，深刻的分析出问题出现的原因，从而引导人们系统的制定行动方案，并采取恰当的手段使工作得以高效的开展，考虑到当前大多数的工厂在面对汽轮机异常振动问题时多以车间工人师傅感性的经验判断为主，缺乏系统的思考过程，导致在很多振动现象上判断存在一定误差，因此本论文尝试将理性的思维方式与汽轮机异常振动的问题相结合，系统客观的梳理当前汽轮机异常振动的常见问题及对策。

图1结构化思考方式示意图

2、影响汽轮机异常振动的因素及解决办法

造成汽轮机组振动异常的原因是多方面的，也十分复杂的，它与机组的设计制造、安装、检修和运转水平有直接的关系，根据结构化思维的方式，本文将汽轮机异常振动因素划分为三个类型，即强迫振动、自激振动、轴系振动，其中在如图2所示的结构化模型中分别用A、B、C所示，更加细化的影响因素用A1~A3,B1~B3,C1~C3,来表示。

图2结构化思维模型

2.1引起强迫振动的原因及解决措施

振动系统在外来周期性力的持续作用下所发生的振动，被称之为强迫振动其中这个“外来周期力”被称之为驱动力，关于汽轮机的强迫振动可分为下面几点：

（1）转子质量不平衡

原因：加工检修偏差、个别元件断裂、松动、转子被不均匀磨损及叶片结垢等均会使转子产生质量偏心，引起机组发生强迫振动。转子质量不平衡引起的振动，特点是振动频率与转子的转速一致，相位稳定。现场发生的振动中，较多的是这一种。

措施：这类振动只需要通过做动平衡实验，然后加减配重，找好平衡即可解决，由于其发生概率高，解决方便，在汽轮机组发生振动时，应成为首要分析对象。

（2）转子弯曲

原因：转子弯曲引起的振动，由于弯曲的原因不同，各自振动的变现特点也不同。常见的有启动过程中，盘车或暖机不充分、升速或升负荷过快，以及停机后盘车不当，使转子沿径向温度分布不均匀而产生热弯曲；转子的材质不均匀或有缺陷，受热后出现热弯曲；动静部分之间的碰磨使转子弯曲。

措施：一般这种振动情况可以通过停机重启、降低转速、延长暖机时间、重新装配等方法恢复的，转子可继续使用。如果转子产生了永久性弯曲，只有更换转子才能消除振动

（3）转子中心不正

原因：当联轴器平面与主轴中心线不垂直，或转子在连接处不同心，在旋转状态下都会产生引起振动的扰动力，从而引起机组振动。

措施：针对中心不正引起的振动解决方法主要靠检修和安装调试时的细心工作，从而保证汽轮机组的正常工作。

（4）动静摩擦

原因：动静的间隙不断的缩小，碰摩的可能性就随之增大。发生动静摩擦的原因有以下四种：①转轴振动过大，质量不平衡、转子弯曲、轴系失稳等都会造成这一现象；②转子偏斜；③动静间隙过小；④缸体跑偏，变形。

措施：根据振动调整运行参数(膨胀、差胀、负荷、缸温等),使机组通过发生碰磨的工况区；其次可以长时间暖机，将机组打闸至盘车状态,或保持在某一转速数小时甚至数十小时,使碰磨部位自行磨合消除。

2.2引起自激振动的原因及解决措施

振动系统通过本身的运动不断向自身馈送能量，自己激励自己，这样产生的振动称为自激振动。

原因：当汽轮机转子与汽缸不同心时，动、静部分径向间隙不均匀。间隙小的一侧漏汽量小，作用于叶片上的力就大；相反，间隙大的一侧叶片上的力就小。这样，叶轮上产生了不平衡的力，两侧力的合力不为零。当合力的切向分力大于阻尼力时，就可能使转子产生涡动。涡动产生后，涡动离心力又使合力的切向分力增加，又使涡动加剧。

措施：改善转子与汽缸的同心位置，以减小激振力；减小轴承间隙，增加润滑油粘度等，以增加阻尼。

2.3引起轴系振动的原因及解决措施

扭振振动是主机通过轴系传递功率至螺旋桨，造成各轴段间的扭转角度不相等，轴段来回摆动产生的。

原因：机组稳定运行时，作用在其轴系上的汽轮机的蒸汽力矩和发电机的电磁力矩相平衡。当受到瞬间冲击扭矩或周期性交变扭矩作用时，轴系将产生扭转振动，在转轴上产生交变的扭应力，造成疲劳损坏，影响转子的使用寿命。

措施：应改进机组与电力系统结构设计，完善和加强保护、监测和运行，以防止扭振的发生及减小其影响。

3、结论

汽轮机的振动产生的原因是十分复杂的，而且每个汽轮机组的情况也都不同，因此本论文提出的汽轮机异常振动的因素仅作为一种参考方向，在实际工作中，需要针对每一个机组，进行一系列的试验，找出振动的规律，做好记录工作，结合运行与检修时的资料，进行综合分析，才能找到准确振动的原因，然后加以消除。在生产运行中，还必须做好振动监测工作。避免异常振动的发生，确保整个电厂的正常运行。