汽轮机振动的故障特征分析及处理探讨丛立民

汽轮机振动的故障特征分析及处理探讨丛立民

丛立民

国家能源集团哈尔滨热电有限公司黑龙江省哈尔滨市150066

摘要：汽轮机在火电厂中起着非常重要的作用，其运行是否正常直接影响火电厂生产的经济性和安全性。汽轮机的核心是转子，但在运行过程中最容易出现问题，经常由于异常情况的振动，直接影响到汽轮机的工作，如果出现不适当，会对汽轮机的工作造成问题。通过噪声、温度、压力等手段对汽轮机振动进行检查，然后根据具体情况进行处理。

关键词：汽轮机；振动的原因；处理对策

引言：

汽轮机的振动对整个设备的运行是不利的，对整个系统有重要的破坏作用。因此，相关人员应更加重视汽轮机的运行，通过对相关信号的接收控制实现相应的信号检测，这对当前汽轮机振动数据的监测具有重要意义。此外，工作人员应采取科学合理的方式，进行充分的数据分析，及时掌握该单位的运作情况。

1汽轮机的振动的种类及特征

1.1不平衡振动

汽轮机的轴不平衡现象是引起振动的主要原因，它主要有四种不平衡的情况，即静不平衡、双面不平衡、动态不平衡与动静不平静中情况。在轴的静态不平衡状态，主要原因是一个截面的不平衡现象，导致轴在旋转时出现一个不平衡的力矩M，并呈现周期性的变化，导致轴出现一阶转频的振动，容易导致汽轮机损坏，而其它三种平衡状态主要由多个截面的不平衡现象造成，导致转子在转动时各个截面的振动相位与幅度值存在明显的差异，导致汽轮机出现振动。不平衡的主要特征是汽轮机在振动时的波形为正弦波，振动的能量主要集中在基频，如果转子的速度小于转子的固有频率，汽轮机的振幅就会增大，在转子的速度大于转子的固有频率，汽轮机的振幅就会趋向一个固定的频率，在转子的速度等于或者接近转子的固有频率时容易发生共振，汽轮机的振幅就越大，转子的运动轨迹呈现出椭圆的形状，这时对汽轮机的危害就越大。

1.2转子热弯曲故障

在转子的运作时，由于温度的变化也会导致振动频率的增加。而转子的温度和蒸汽运行的效率有着密切的联系。大部分的设备在机组正常运行的基础上产生一定的负荷，导致整体设备温度的提高，并且材料的受力导致转子的变化，整体温度大幅度提升。此时弯曲位置的孔道受到平衡结构的作用，造成临界温度的运行效率发生转变。

1.3液压设备故障

液压设备故障往往是受到汽轮机振动故障影响，当汽轮机出现振动时，液压设备可能会因此而出现渗漏现象，出现渗漏现象后又会反过来影响汽轮机加重振动故障。此外，液压设备的材质也可能对其使用情况造成影响，材质不均匀或者铸造过程带来的不易发现的隐患，都可能会导致液压设备渗漏。液压设备需要维持长期的运行，长期运行可能会使其处于超负荷状态，导致液压设备的外壳出现裂痕或缺口，从而出现渗漏现象，从而对汽轮机造成影响出现振动故障。

1.4气流激振对振动造成影响

汽轮机的异常振动很大程度上是受到气流激振的影响，汽轮机对振动比较敏感，各种因素都可能会对其产生影响，当汽轮机组受到不平衡气流影响时，振动幅度和频率都会受到影响，从而出现故障。与此同时，汽轮机在受到不平衡气流影响时还可能使原本正常运行的汽轮机组出现大量值的低频分量，从而使汽轮机振动故障出现。究其原因，首先，汽轮机组在受到不平衡气流冲击时会打破原来的运行状态，其次，在加大规模的发电机组内部，如果末级比较长，汽轮发电机组的叶片就会受到影响，会出现膨胀，进而可能会导致气流激振现象的发生，最终对汽轮机造成不良影响。

2振动故障解决措施

2.1机组运行中产生的振动

在汽轮机机组的运作中，如果振动过于频繁，就应该人为对汽轮机进行调节，结合蒸汽参数、气缸温度等数据进行有效控制，找到适合汽轮机机组设备运行的情况后，采取适当的方式进行处理。在汽轮机的正常运行时，结合启动速度进行控制，可以明显发现通气流的部分产生摩擦，工作人员应该及时进行停机检测，如果仅仅是振动声音偏大，就可以采取转速调节的方式实现设备的调节，给汽轮机的正常运作提供必要的帮助。如果振动不能够正常消除，那么就应该在该转速下维持部分时间，再将其运行转速提高，就会在很大程度上提升汽轮机运作的负荷。如果不能够按照正常要求带动负荷的提高，那么就会导致汽轮机的运作出现问题。汽轮机如果产生非正常的振动，工作人员就要在控制负荷的基础上来进行振动的有效控制，如果机组能够正常运行，那么汽轮机机组就不会存在问题，如果机组在运行过程中仍然有声音较大的摩擦，就应该及时进行停机操作。

2.2针对转子热弯曲

转子热弯曲主要涉及到两个方面：汽轮机转子弯曲和发电机转子弯曲。针对不同的故障要采取不同的处理措施。首先，针对汽轮机转子弯曲故障应该要首先考虑汽轮机转子的工作环境，汽轮机转子通常是在高温高压环境下工作，这种工作环境必须要对转子受热均匀度提出要求，均匀受热可以有效避免热弯曲现象，只会使转子的长度增加。对于发电机转子的弯曲故障则要将侧重点放在汽轮机内部的疏通工作，因为在发电机的转子振动与冷却介质有关联时，主要原因可能是汽轮机内部出现堵塞，必须进行及时疏通，才能确保转子的质量不受损害。

2.3针对液压设备渗漏

液压设备渗漏会对整个发电机组造成影响，如果不能妥善处理发电机组就要停止运行，这对电力企业来说会造成重大的经济损失。因此针对液压设备渗漏问题，必须要有可实施的解决措施，首先企业应该加强处理该类故障的能力，提高处理该类故障的技术水平。其次是要对液压设备渗漏有正确的认识，液压设备的材料本身就是比较特殊，如果出现渗漏现象采用一般的焊接技术无法达到预期的修复效果，如果企业不具有解决该类故障的能力就要考虑换掉设备，但是这样会给企业增加成本投入，并且消耗更多时间，降低经济效益，企业应该做好故障出现的完全准备，提前准备高分子复合材料及专业人士，随时做好处理故障的准备。

2.4针对气流激振

气流激振是在发电机运行过程中随时可能产生的现象，汽轮机组受其影响产生振动，要减少气流激振对汽轮机振动的影响，运行人员需要对发电机组的运行负荷情况进行充分了解，通过对高压调速气门的调整来消除气流激振的现象，从而防止汽轮机的异常振动，维持汽轮机的长时间稳定运行，最终提高发电机的工作效率。

2.5利用传感器进行有效的保护

汽轮机振动监视和保护系统以及由其所组成的信号报警系统和保护控制系统，是保护汽轮机安全运行的重要设备。机组应装设振动保护装置，当振动超过极限值时，发出脉冲信号去驱动保护控制电路，自动关闭主汽门，实行紧急停机，并通知工作人员，以保护机组安全。随着机组容量的增大，汽轮机安全监视和保护就显得更加重要，同时对汽轮机的安全监视和保护装置动作的准确性和可靠性也提出了更高的要求。

结束语

汽轮机组的异常振动不仅危害机组，甚至会影响整个电力及供汽系统，造成无法生产停车。因此，要用科学合理的方法避免或减小异常振动。此外工作人员还应该结合异常振动的状况，采取科学合理的方式进行充分的数据分析，及时把握机组的运行情况。

参考文献：

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[2]耿德壮.汽轮机振动故障根本原因分析[J].科技经济导刊.2017（23）

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