燃气轮机发电机组振动分析与减振策略探析

燃气轮机发电机组振动分析与减振策略探析

孙亮亮,刘百程

国家电投集团郑州燃气发电有限公司，河南 郑州 450000

摘要：随着我国社会经济以及工业的迅猛发展，国家不同行业和领域在发展的过程中，对于电力能源的需求量也在不断的增加，而火力发电作为我国电力事业中最为关键的构成部分，如何能够保障火力发电的稳定供应和安全运行，更成为了国家电力事业建设过程中所关注的重要话题。本文主要是分析了燃气轮机组在运行过程中的振动因素，并且就燃气轮机组的减振策略和方法进行了探究，希望能够为保障燃气轮机组的稳定运行提供参考意见。

关键词：燃气轮机组；振动因素；减振方法；有效对策

燃气轮机组属于我国发电事业中所采用的大型发电机组结构，其内部的组织结构极为复杂，并且含有大量的精密零部件以及各类型长期高速旋转的系统。在燃气轮机组运作的过程中，还会产生大量的高温高压气体等介质，由于其内外因素的影响，极有可能会导致燃气轮机组在运行过程中产生强烈的振动问题，这些振动问题还会引发内部零部件松懈、电气生产噪音、生产安全事故等多方面的问题，同时，也对燃气轮机组后续的维护以及管理工作带来了极大的困扰。因此，针对燃气轮机组的振动原因以及减振措施进行进一步的研究，更成为了保障燃气轮机组稳定运行的关键。

1 燃气轮机组振动问题引发的负面影响

燃气轮机组是发电机组中最关键的大型发电设备，但是这项发电设备在运行时极容易受到多方面因素的影响引发振动问题，长此以往，严重的振动问题还会导致设备内部的零部件出现磨损和其他安全事故。因此，更应当通过对引发燃气轮机组振动的因素进行进一步的研究，才能找到针对性的维护策略，保证燃气轮机组的稳定运行。第一，轴封磨损。燃气轮机组的长期运作会导致轴封所受到的摩擦力过大，从而出现表面损耗的问题，当轴封的密封层被破坏掉，在运作过程中的漏气压力就会不断的增加，尤其是在蒸气已经进入到轴系统之后，润滑油内也会掺杂大量的水分，从而导致表面的油膜被破坏，进而造成漏气损失的现象。第二，滑销系统出现磨损问题。滑销系统是燃气轮机组在运作过程中最为关键的构成部分，对于稳固燃气轮机组气缸与轴承外壳之间的位置关系具有重要的作用价值。但是，如果在气轮机组运作的过程中，长期受到热胀冷缩不均匀的现象，就可能会导致脱硝系统在运作时也受到热胀冷缩带来的影响，从而引发脱硝系统严重的磨损问题。在磨损严重的情况下，甚至还会导致燃气轮机组在运作过程中无法稳固燃气轮机组气缸以及轴承外壳结构的空间位置，从而带来严重的安全事故。

2 燃气轮机组在运行过程中振动的关键因素

2.1 转子质量不平衡

如果燃气轮机组在运作过程中，叶片出现了长期运作而磨损或脱落的现象，就有可能会导致整个转子周边的质量不均匀，而在转子高速运动的条件下，会受到离心力的冲击影响，引发严重的振动问题。除此之外，当转子零部件由于外力作用出现了弯曲等现象，也会在高速旋转的情况下引发振动，这主要是由于在转子设备弯曲之后，在高速转动的情况下，就会导致气轮机组内部的零部件之间相互摩擦，这种振动与转子质量受力不均匀，与受到离心力之后所引发的振动现象极为类似，但二者之间也具有较大的差异性。例如，当转子的转动速度已经超过了临界值，在转动过程中所引发的振动效果就更加显著。而当气轮机组转子的油膜不稳定或受到了外力攻击等情况，也会引发振动问题，尤其是在油膜已经遭受到迫害之后，其内部的轴瓦还会出现烧毁或轴片弯曲的现象。不仅如此，燃气轮机组内部不同零部件之间相互摩擦也会引发振动问题，例如，在动叶片和静叶片之间摩擦力较大或安装位置不当的情况下，都可能会引发严重的振动现象。

2.2 运行中心不稳定

燃气冷机组在启动时，如果负荷升高过快，就会导致燃气轮机组内部的气缸出现受热不均匀的现象，在热胀冷缩的作用下，受热区域会出现膨胀问题，但未受热区域的膨胀度与受热区域的膨胀度之间存在较大的差异，此时就会引发严重的振动问题。除此之外，如果系统在运作过程中，内部本身存在卡顿的现象，也会导致气缸在自由膨胀的过程中受到空间区域的约束，从而使气缸对转子产生一定的外部作用力，在机组不正常位移的情况下，就会产生振动问题。与此同时，燃气轮机组在安装的过程中，操作方法不规范或中心位置不对等，也有可能会随着后续工作负荷量的不断增加，导致振动效果更加显著。尤其是考虑到燃气轮机组在日常运作的过程中还会产生高温高压气体，这种热胀冷缩的差异性问题也会导致燃气轮机组在运作过程中产生振动问题。

3 燃气轮机组的减振措施

3.1 及时针对异常振动问题发出警报

燃气轮机组在运作过程中出现的异常振动问题，事实上是发生频率较高的故障问题，而在振动过程中如果振动的幅度过大，就证明燃气轮机组已经出现了内部故障问题，这种异常振动现象也是故障预警的重要标志。在振动异常情况下就需要第一时间进行预警，安排后续的维护管理人员针对燃气轮机组的运行进行检查工作，考虑到由于安装不合理或操作不合理，都有可能会产生异常振动。因此，在维护管理工作中，可以通过重新针对可疑区域进行安装或检修工作，确保燃气轮机组的正常运行。除此之外，还应当对轴承等容易发生振动影响的设备进行检测，在确认轴承符合检测标准之后才能再次使用。如果轴承在检测后不符合相关的运行标准，就需要针对故障问题进行进一步的分析和查找，从而将振动范围调整在可控范围之内

[1]。

3.2 构建动态异常监督机制

在燃气轮机组运作的过程中，随时都有可能会产生异常的振动问题，因此，可以通过安装轴承振动测试传感器设备以及测试装置，针对轴承运作过程中存在的振动频率以及相关的参数进行动态性的监测，一旦在监测的过程中出现异常信息，就应当向后台的安全控制中心发出预警信号，第一时间安排技术人员和维护管理人员进行检修工作，从而有效的避免异常振动，对燃气轮机组运作所带来的负面影响。除此之外，减振工作的开展和管理，应当以制度化和规范化的原则作为核心，针对存在的异常振动情况应当及时处理，避免长期异常振动对于内部零部件所带来的磨损和破坏问题。

3.3 振动抑制方法

第一，消振抑制方法。这种抑制方法主要是通过控制振动源头的方式，减小衔接结构所受到的振动摩擦负荷力。第二，隔振方法。隔振方法主要是利用隔振措施避免振动的传导力，可以通过在振动源与设备之间串联一个隔振器，尽可能削弱振动所带来的传导力。第三，阻尼减振技术。阻尼减振技术主要是将阻尼器或阻尼零部件安装在被保护设备上，通过阻尼减振装置来消耗振动传导力，从而达到保护燃气轮机组安全运作的目标。第四，吸振技术。吸振技术主要是通过转移振动系统上所带来的振动能量，从而实现对振动的抑制作用，使部分振动能量能够转移到辅助吸尘设备上，实现对被振动设备能量的分担，从而达到减振的目标[2]。

4 结语

综上所述，燃气轮机组在运作过程中存在的振动问题会严重的影响到燃气轮机组的运作安全性和稳定性，还可能会对其内部的零部件带来磨损等多方面的影响。因此，更应当通过采用阻尼减振、隔振技术以及吸振技术等多措并举的方式，保障燃气轮机组的平稳运行。

参考文献：

[1]黄琪,陈淼,廖辉,等.某燃气轮机发电机组轴系外伸端活动性失衡振动特性分析及处理[J].东方气轮机,2021(03):74-79.

[2]邴汉昆,赵玉柱,孟凡垟.某燃气轮机发电机组异常振动问题分析及处理[J].电站系统工程,2020,36(02):57-58+65.