汽轮机运行过程中的振动问题及防治处理手段

汽轮机运行过程中的振动问题及防治处理手段

祝兆华 ,赵孝磊 ,陈吉伦

石横特钢集团有限公司 271600

摘要：汽轮机工作效率降低，产生故障的一方面主要成因就是汽轮机在运行时的振动问题。为了进一步规避汽轮机振动所产生的危害，保障工作效率的提升，就需要深入的分析汽轮机振动的成因。本研究着重探讨了人机的振动危害。其次，对汽轮机振动的成因展开了分析，并提出有效的处理手段，以期能够为汽轮机良性稳定的运行提供理论支撑。

关键词：汽轮机 振动幅度 气流震荡 轴振

设备的良性运行会受到汽轮机设备的异常振动较为严重的影响。假如说较为严重的情况，甚至可能导致振动频率过高而使得设备停止运行，所产生的经济损失是较为巨大的。有多方面因素都可能对汽轮机振动问题产生影响。通过对汽轮机振动问题进行深入的分析，并提出可行的防治手段，对于汽轮机运行效率的提升和电力稳定生产都有着积极促进作用。

1 汽轮机振动危害分析

振动指的就是物体和原先的位置相偏离，通过能量的转换有一定的位移产生。通常情况下，振动不会对汽轮机设备产生危害，也不会对汽轮机的正常运行产生影响。但是振动幅度在某一范围以上时，就会对汽轮机设备的作业效率产生影响，甚至导致磨损、停机。有多方面因素都可能导致振动产生，在维护检修过程中应当全面的检测汽轮机的振动幅度，应当保持在0.05mm之内，否则就可能有轴中心位置变化产生，或者是轴承磨损等等，都可能导致汽轮机出现异常振动，进而使得内部磨损，使得使用汽轮机设备寿命缩减。

2 汽轮机振动原因分析

气流震荡、动静摩擦、受热不均匀、油膜失稳都可能导致汽轮机出现振动。

2.1油膜失稳

半速涡动、油膜振动都可能导致汽轮机设备有振动情况出现，特别是相较于低临界转，速电机转子转速不足时，就可能有半速涡动现象产生。另外随着振动会不断的提升转速，涡动的频率因为转速持续的变化也会不断变化。可以基于这一点来判断半速涡动现象，避免汽轮机发生振动问题。

2.2受热膨胀不均匀

加热不均匀或气缸膨胀受阻是导致这一现象出现的本质原因，相应的就会导致汽轮机设备转子中心有偏差产生，轴承位指标有变化出现，继而有机械振动产生。

2.3动静摩擦

汽轮机在运行时随着动静间隙的持续缩减，极有可能出现不同零件的碰撞，这也是导致汽轮机剧烈振动的一方面成因，甚至会使轴承变形，进而使轴承结构整体被破坏，衍生出严重的安全事故。

2.4气流震荡

为了保障汽轮机能够有较好的运行效率，一般情况下都会对跨距进行增大，以此对临界转速进行降低，汽轮机轴系统会因为临界速度和运行转速有较大的差距而不稳定。在径向间隙有转子弯曲产生，两侧间隙存在差异，相应的就会加大轴径受到的切向力，进而使轴有波动现象产生。叶轮流通部的互相作用也会导致汽轮机壳和叶轮围带有更大的间隙，进而导致轮胎磨损稳定性下降。使得切向力和间隙增大，相应的就会有振动产生。

3 汽轮机振动问题防治处理

3.1 汽轮机振动监测系统

为了能够实时的检修监测汽轮机振动状态，就需要对振动监测系统进行建立健全。通过神经网络对汽轮机振动监测系统进行建立。这一系统以数学模型来模拟人脑神经系统来对机体处理信息的过程进行模仿。工作人员将传感器设置于振动频发的部位和汽轮机机头部位，以此来搜集振动信号，这些信号会在特定的文件中储存。在处理这些信号之后，基于相应的故障特点来诊断处理振动的成因，便于之后的检修。

3.2 油膜失稳防护

在具体设计汽轮机设备过程中，应当对系统的阻尼和轴系统稳定性进行提升。另外也应当进一步对汽轮机制造工艺技术进行强化，以此保障汽轮机能够有较好的运行效率。汽轮机油膜失稳的防护主要是日常应当定期的维护检修汽轮机设备，对负载和对比压进行增大，对轴承宽度进行降低。另外在对汽轮机油温问题进行提升时，可以对承载的系统进行适当的增大，对润滑油粘连效果进行降低，但是这样很有可能对油膜厚度产生影响，出现油脂老化等问题。

3.3 气流震荡防治

汽轮机设备振动的另外一方面成因就是气流震荡的问题。所以为了对这一问题进行有效避免，在具体制造汽轮机设备时，就应当以反旋涡技术来干扰流体的轴向运行，以此保障流体湿稳界限转速得到提升。另外也可以重新设置轴承外形，对汽轮机轴向旋流进行干扰，对切向力进行降低，使得转子即便处于较高的速度下也能够趋向于稳定。

4 汽轮机振动防治案例分析

4.1 实际振动问题

汽轮机轴系瓦位位置在冲转过程中，操作人员对四个开度高调阀喷嘴进行控制，进气。将两个中压联合器阀接入到中压杠的下半左右侧，调节联合器阀流量低于30%时，再热器的压力趋向于稳定。当调节流量超过30%时，需要对全开指令进行下达。通过高压阀对负荷进行调节，这时汽轮机有异常轴振问题产生，之后出现跳机。经过检测发现，轴系不同位置的轴阵现象较之前有了明显的增多。另外中高压杠处的振幅在290 um以上。周震的持续增加也使得瓦振频率有了一定程度的增大。

通过分析故障数据，有多方面成因都可能导致汽轮机有周震情况产生。所以需要深入分析轴振的成因并实施有效的处理。汽轮机初始启动过程中，高压杠轴承基本上没有变化，产生轴系趋向于平衡。发生故障之前，配器和机组轴系都有良好的运行。所以维修人员需要将非轴系所衍生故障的控制因素查找出来。检测发现图1位置的3号瓦振运行过程中有异常情况产生。所以判断在1号和2号之间为故障位置。

图1： 机组轴系高压布置示意图

4.2轴震故障成因分析

因为在高频运行下，故障比较类似于碰撞故障。当轴系有故障出现时，轴速一般都是在临界状态，外界因素很可能干扰到轴系。另外轴振在此时都比较剧烈，会对汽轮机设备的平稳运行产生严重影响。

4.3轴振处理方案

通过上述分析能够得出结论，轴系异常产生的主要影响因素在于轴瓦碰撞和动静叶片的碰撞。在定位并网发电之前，机组冲转机使得气缸膨胀堵塞，另外在临界转速区域内，汽轮机的耦合进一步增加了振动的频率，这时就会有跳机现象产生，导致机组磨损家具详见图1。由此能够得出，轴振发生于1号和2号，另外运行时并不稳定。在负荷快速增加阶段，汽轮机机组调节了第三阀的负荷，符合频率的变化，也使得转子径向位移增大，继而发生磨损，所以汽轮机运行过程中有了较为严重的磨损现象。这时以电涡流传感器定位、检测动静部位的碰撞效果，以机械测震表来定位检测故障信号。发现转子受热不均衡，使得转子热弯曲线产生，转轴磨损也较为严重。通过对零件进行更换，同时对油脂润滑进行涂抹，能够使得运行效率得到提升，也有效缓解了动静摩擦，使得汽轮机能够平稳的运行。

图2：并行后轴振动变化情况

参考文献

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