汽轮机振动的原因分析及处理杨松林

汽轮机振动的原因分析及处理杨松林

杨松林

（吉林省辽源市大唐辽源发电厂吉林辽源136200）

摘要：在各种可再生能源发电类型中，生物质能电厂是最具有产业化和规模化前景的发电方式，所以需要对生物质能电厂汽轮机的运行保持密切关注，对其典型的振动故障进行分析总结。

关键词：汽轮机；振动原因；处理

引言

如今，人们所使用的电力大部分来自火力发电。火电厂是我国非常重要的供电厂。随着科学技术的不断提升和人民对电力需求的逐渐增加，火电厂也投入了大量的资金用于研发和购买先进的机械设备，其中汽轮机就是非常重要的一部分。汽轮机的正常使用关乎发电厂的正常生产和运营。由于汽轮机的使用需求环境较为特殊，需加强对其的日常管理和维护。下面将分析汽轮机故障。

1汽轮机出现异常振动的原因

1.1转子受热弯曲变形

通过实验数据和经验总结发现，转子在工作时由于热弯曲导致变形的原因有很多种，但通常情况下都是由于自身产热太大，且不能很好的将热量散发出去，这种热积累就会使转子发生应力变形。转子对于整个机组是非常重要的，它一旦出现弯曲变形的情况，转轮机组的工作就会发生异常的振动，一旦发生，就可能对其造成损害，严重的可能会留下不可补救的危害。所以只要按照相关的流程，检修人员就能发现问题和解决问题。应对自己岗位有足够的认识，有责任感，那么在问题出现时就能很好的处理，保障火电厂的工作顺利进行。

1.2转子质量不平衡

1.2.1故障说明

这种故障是发电机组中最常见的故障，占比高达80%左右。在工程实际中，由于多种原因，比如材料不均匀以及设计、制造与安装导致的偏差，使得转子的惯性主轴和旋转轴线存在一定的偏差，由此会产生一个离心力。当转速不变时，此离心力的大小将与转子的质量和偏心距的乘积成正比，称之为不平衡量，见公式1。主要分为由原始质量不平衡引起的转子质量不平衡与由转动部件的松动脱落引起的转子质量不平衡。

公式中，m：为不平衡质量；r：为偏心距；ω：为转动的角速度；

1.2.2主要特征

①转子质量不平衡故障的振动以工频为主，但是存在较小的高次谐波；②当转速一定时，振动的振幅与相位也是一定的；③当重复启动时，此振动现象能够重复出现；④此种振动随着机组负荷的变化不会出现明显改变；⑤转子质量不平衡故障时的轴心运动轨迹一般为椭圆形。

1.2.3案例分析

某电厂对200MW机组进行大修后启动，当升到2600rpm时，#3轴承附近出现异常响动，后停机检查发现了平衡块脱落现象。经过测量发现，平衡块的脱落导致了轴振与瓦振的相位变化了约60°，轴振振幅增加了40μm，瓦振振幅增加了6μm。

1.3汽流激振

对于汽流激振来讲，有两个主要的特征：其一就是应该出现较大量值的低频分量，其二就是振动的增大受到运行参数的影响是比较明显的，比如说负荷，并且其增大应该呈现突发性。其主要的原因是因为叶片受到不均衡气体来流冲击就会发生汽流激振；对于大型机组来讲，由于其末级比较长，所以可能是汽体在叶片膨胀末端产生流道紊乱也有可能造成汽流激振的现象；轴封也可能发生汽流激振现象。分析完汽轮机组汽流激振特征后，故障分析主要是通过长时间记录每次机组振动的数据，包括机组满负荷时的数据记录，做成相应的组曲线，制作曲线的目的是为了观察整体的变化趋势以及变化范围，通过改变升降负荷速率来观察整个曲线的变化情况。通过减低负荷变化率和避开产生汽流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。

1.4顶轴油没调好

在汽轮机的实际运作过程中，润滑油的作用十分重要，可以对轴承起到保护和润滑的作用，极大程度地减少轴承磨损。由于转子在转动过程中需要保持平衡状态，所以顶端轴的润滑油需要进行特殊调配，使得转子始终都会处于平衡状态。如果润滑油的调配或者品质出现问题，都会加剧汽轮机的振动，严重时甚至可能引起烧瓦。工作人员需要按照规定严格调配润滑油，并做好汽轮机的密封工作，定期检查和更换顶部轴承的润滑油，从而保障汽轮机的安全稳定运行。

2解决汽轮机异常振动的处理措施

2.1解决转子热弯曲的措施分析

在进行设备装配时，一定要保证各个部件的正确衔接，使用钢丝找中心法可以对轴线进行校准，保证安装的正确性。进行基础安装时，一定要将预埋件设置在纵向中心线的前后，再对可调整螺丝进行安装，便于放置钢丝架子。再顺着纵向中心线的方向，找到适合悬挂钢丝的地方。做完这些再对各个中心点进行找正，在测量钢丝离洼窝中心两侧的距离时，要使用钢皮尺，这样比较精确。对准轴承座，仔细调节，使两侧的长度能够相同，人为可控的误差不能超过0.05mm。在进行复测时，要用到水平仪，它可以进行横向的找平。要把水平仪放到轴瓦洼窝结合面上，用斜垫铁对其在竖向高度上进行适当的调整，要满足现场的高低情况，还有轴承座的横向水平也要满足要求。在第三次找正修改时，要将整个汽轮机组排查一遍，需要找正的地方都更改过来。只有轴承安装好了，其工作才能有条不紊的进行，不然就会出现受力不均匀的情况，发生异常振动，这样不仅影响仪器设备的使用，还对火电厂的发电有影响。

2.2解决动静碰摩故障措施

解决转子动静碰摩最有效的措施就是在保证安全的前提下进行一定程度的“磨合”。当在启动时，如果在临界转速以下发生碰摩，应该立即停机并进行盘车；如果发生在临界转速以上，那么应该在可控的某一转速下进行停留，磨合间隙，待振动正常后再继续升速。当在带负荷阶段，只要振动能够保持在一定范围内，就可以严密观察，来允许转子自行磨合出一定间隙；而如果在此过程中，转子的振动不断增加，就需要降低负荷或者直接停机来保证机组安全。

2.3汽轮机组汽流激振处理措施

在对汽轮机组进行汽流激振故障分析时，不仅要消耗大量时间去记录机组的振动数据，还要将其满负荷状态下的数据绘制成相关曲线，通过观察数据和曲线的走势，来分析汽轮机的故障情况。调整负荷的速率，缓慢增加给水量，将得到的数据绘制成曲线观察。汽轮机的负荷变化后，高压调速汽门的一些性质也会随之发生改变，而这些改变可以抵消气流激振带来的负面影响，使汽轮机正常工作。收集汽轮机在汽流激振中各种工作状态的数据，仔细分析对比，采用合理的措施来规避汽流激振的负面效应，保障火电厂设备能安全的工作。

2.4解决油膜振动的措施分析

在汽轮机发生油膜振动时，当前流行的解决方法主要有以下五种。第一种，增加轴瓦比压，有效控制油膜发生的振动。第二种，缩小轴瓦顶部的间隙，将上轴瓦的轴承合金宽度增加，这样能有效减少振动频率。第三种，将轴瓦和轴颈之间的接触角度减少，当减少到一定范围后，其振动就会减少。第四种，在机组中添加合适的润滑油是非常有必要的，润滑油要选择动力粘度小的，这样使用起来对机组的正面效益最大，可以极大的促进机组的工作效率，还不会有负面影响。第五种，利用平衡力原理，把设备中存在的不平衡力降到最低，当其相互平衡后，就不会发生加大位移，进而出现振动的概率降低。

结语

汽轮机的异常振动在汽轮机运行的过程中是不可避免的故障之一，也是比较常见的故障。为了能够保证汽轮机在工作过程中稳定运行，所以需要进行汽轮机的振动故障原因分析。在进行故障根本原因的分析与排查中，要根据故障特征来进行故障的分析与排除，并根据实际情况，制定相应的处理措施。

参考文献：

[1]卢旭东.火电厂汽轮机异常振动故障排查技术分析[J].科技创新导报，2012（12）.

[2]郭海峰.汽轮机转子典型振动故障诊断模型训练系统[J].应用能源技术，2016（11）：4-5.

[3]李振宇.火力发电厂大型汽轮机振动异常分析及故障判断[J].电子测试，2013（6）.