李发志
合肥东方热电有限公司，安徽 合肥
摘要：电力生产行业中汽轮机振动故障是经常发生的问题之一，而且很难彻底解决。本文主要介绍了汽轮机振动异常的常见原因,并针对该实际情况采取了切实可行的方法进行处理，保证汽轮机组稳定安全的运行。
关键词：汽轮机；运行；振动故障；对策
引言
对于汽轮机而言，其是否处于正常的运行状态往往可以通过汽轮机的实际振动情况加以判断，若汽轮机在正常运行过程中发生了异常振动问题，那么则可以说明该汽轮机组在长时间的运行过程中出现了故障。而造成汽轮机异常振动的原因较多，要想确保汽轮机的安全稳定运行，切实提高汽轮机运行效率，就必须要避免汽轮机出现异常振动问题，使汽轮机运行振动处于可被允许的临界值范围内。
1汽轮机振动特性分析
汽轮机是重要工业设备，其工作性质是高温、高压和高速。由于长期高速旋转，汽轮机装置经常出现故障，严重影响发电机装置的正常运行。汽轮机组的异常振动是汽轮机最复杂的误差之一，装置的振动往往受到多方面影响，如汽轮机装置的参数、径流参数、油温、油质的变化都会引起机组振动。因此必须分析汽轮机异常振动的原因。只有在已知条件下结合实际情况，分析汽轮机振动异常的原因，进行总结和讨论，决定汽轮机检修方法。如果设备初始启动速度超过其临界速度，则可以估计所携带振动的大小是否会导致故障。如果情况良好，一般可以断定涡轮转子和牵引齿轮转子处于平衡状态，拉伸器没有损坏。如果设备停止后转子平衡，应注意空载时空转速度必须为3000r/min，并且转子的转数必须控制在安全范围内。
2汽轮机运行振动原因
2.1汽轮机持续运行导致的振动
汽轮机运行过程中发生的故障可能会有油系统温度出现上升、蒸汽质量下降、缸胀不均匀、真空度下降等，这些现象都是导致汽轮机在启动过程发生振动故障的直接原因。例如，汽轮机原本可以正常振动，但是如果对它进行大修的情况下，再对它发出重新启动的指令，在启动的初期，它的1#轴承附近的振动值会发生上升，然而在功率不断增加的过程中，振动值又慢慢恢复到正常范围，此种振动现象的发生是因为蒸汽品质的原因导致的激振现象。如果现场工况流量较小，流量的异常会使激振力变为和转速频率不成比例的各种不同频率的激振力，产生的这种激振力会导致调频正常的叶片也发生相对较大的动应力。假如在流通部件和叶片之间有结垢存在，那么由于气流不均匀则会导致产生更大的激振力。
2.2高中压缸胀差过大
在机组冷态启动暖机的过程中高压缸胀差过大，导致动静间隙变小，造成部分摩擦，使得振动值升高。根本原因是因为汽温过高。根据规程要求，冲转暖机过程中需要保持主汽温度在420℃以上，并且有大于５０℃的过热度。但实际操作中在冲转暖机过程中，主汽温度一度上升至485℃，超过规定值１２５℃，而汽轮机转子的热容量比汽缸要小得多，汽温过高使得转子膨胀过快，速度大大超过汽缸的膨胀速度，所以胀差变大。
2.3转子热变形引发的异常振动
在汽轮机的组成部件中，转子锻件的径向晶格组织不能实现彻底的绝缘度，导致转子的组成材料都是各种不同异性的物理特性。汽轮机转子由于持续保持在高温的环境下，导致材质的异向性被不断放大。一旦转子在运行中发生受热，就会使转轴的轴向在不同程度上产生膨胀的现象，如果转子在制作过程中技艺不同，会使各向异性加大，发生转子弯曲变形，最终出现振动的不平衡。转子的受热程度直接影响着热不平衡振动的大小，如果由于汽机不正常而发生温差，就会使转子在制造中残留下的内应力持续释放出来，如果出现摩擦现象，这种情况的发生是因为汽轮机的气缸内部发生进水，并且冷空气进入到气缸内部，这些不利的情况都会最终导致摩擦现象的出现，那么转子的变形量就有可能大于材料的屈服极限度，最终出现永久变形的结果。
2.4油膜不稳定
汽轮机油膜失稳主要有半速涡流和油膜振荡等2种类型。
当转子转速低于2倍第一临界转速时，通常会发生半速转捩。随着速度增加，这种情况会以较低速度发生。一般来说，这种振动会在最大转速下持续，或在转子转速达到一定值时消失。检测半速旋转的最有效方法是级联图。此外，低频功能也可以通过示波图或沿轴心轨迹看到。
3汽轮机运行振动的解决对策
3.1提高机组膨胀和温度的措施
机组的膨胀由多种原因造成，从成型角度看，原因可分膨胀不均匀、温度不稳定的故障。因此，为避免机组故障，可定期检查、维修和更换顶升系统。操作汽轮机设备前，有必要提供均匀的预热，使汽缸保持温度。还需要监测润滑油温度、轴封温度和排气蒸汽温度。如果发现温度不符合操作要求，必须及时采取相应措施，建立自动温控系统。
3.2转子热变形的异常振动应对方法
检测因转子热变形而引发的汽轮机振动故障的方法比较容易，可以对转子的离心力进行监测从而达到判断的结果。如果离心力不是很严重，这种情况导致的临时性变形可以采用在转子上进行配重平衡块安装的方法，恢复转子的平衡状态，使振动的现象消除。如果转子严重受损，那么应立刻对汽轮机的转动部分进行更换并及时进行返修，防止汽轮机因热变形而发生振动故障的问题。另外，应该尽可能地使转子在平衡状态下工作，比如汽轮机在启动和停机时会发生持续的盘车，在开缸吊出转子后进行盘转子工具的使用等方法。并且要将汽轮机的密封工作做好，防止冷空气和水进入或者出现润滑油泄露的现象，这些都可能造成热不平衡。
3.3油膜振动的处理措施
通过总结大量实践经验，分析资料，总结出处理油膜振动的具体措施：①适当提高数据值；②尽量减小垫层之间距离，能很好地控制振动的频率和强度；③尽量减小载体夹角。然后根据实际需要选择润滑油。在强度冲击情况下，应使用低黏度润滑油。另外，振动主要是由于各部件受力不均导致受力异常，不平衡受力导致设备在高速转动的过程中偏离中心，要根据实际情况灵活选择维修措施。
3.4安装振动保护装置
振动保护装置是由汽轮机振动监控系统、保护系统、信号报警系统组合而成的一种保护汽轮机安全稳定运行的重要设备。这种振动保护装置与测量装置相似，当振动超过临界值时都可以发出报警信号，而不同点在于保护装置能够发出脉冲信号驱动保护控制电路，使其能够自动关闭主汽门，以达到紧急停机的目的。近年来，随着汽轮机组容量的不断加大，安装测量与保护装置的重要性也越来越突出。为此，在今后的工作中，还要加强对安全监视与保护装置动作准确性的研究工作，使保护动作能够更加科学、可靠。
结语
虽然振动现象在汽轮机运行过程中普遍存在，是不可避免的，也是被允许的，但如果振动过大，那只能说明汽轮机组存在着明显的缺陷问题。汽轮机在异常振动的作用下，不仅会造成汽轮机组各个零部件之间的连接发生松动，更会削弱气缸、轴承座以及基座之间的连接刚度，从而使振动愈发加剧，最终迫使汽轮机组停机。正因如此，及时有效地找出汽轮机异常振动的实际原因并给予行之有效的解决对策则成为了确保汽轮机安全稳定运行的重要手段。在安装汽轮机组之前，必须要对汽轮机组的实际振动情况进行严格测试，严格监督与防控汽轮机组的异常振动问题，控制好振动临界值，以保证汽轮机的安全稳定运行。
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