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汽轮机振动高的运行优化及处理宁刚

发表时间：2021/6/4 来源：《基层建设》2021年第2期作者：宁刚

[导读] 摘要：汽轮机的顺畅运行是电厂为人们日常生活提供大量电能的重要保障。

        四川广安发电有限责任公司四川广安 638000
        摘要：汽轮机的顺畅运行是电厂为人们日常生活提供大量电能的重要保障。但汽轮机在运行中经常出现振动异常等情况，可能会导致故障出现，影响电厂的持续供电。因此，需要做好对汽轮机振动的监测，从多方面排查造成汽轮机振动异常的因素，结合实际情况做出有效处理。
        关键词：汽轮机；振动成因；处理预防
        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汽轮机的组成和基本工作原理
        在分析汽轮机的常见故障和应对策略前，需要熟知汽轮机的内部构造和工作原理，有针对性地解决汽轮机运行过程中的多种故障。汽轮机也被叫作蒸汽透平发动机，是一种旋转式的蒸汽动力装置，其工作原理是高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子转动，同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，在发电系统中发挥重要的作用。汽轮机由转动部分和静止部分组成，内部主要有汽缸、转子、联轴器静叶片、动叶片、汽封和轴承等构件，每个部件会因不同的因素在运行过程中产生许多故障。解决汽轮机的故障首先应明确汽轮机的工作原理。在锅炉的蒸汽进入汽轮机后，一次通过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中会以不同的方式进行能量转换，构成了不同工作原理的汽轮机。
        2汽轮机异常振动带来的危害
        若汽轮机在日常运行过程中出现了异常振动问题，不仅会给整个生产系统带来巨大的安全隐患，同时也有可能迫使整条生产线停产，从而影响企业的工作进度，会带来不可预计的经济损失。例如，汽轮机的异常振动会导致轴封磨损，破坏密封作用，使水分混入到轴系润滑油中。一旦油膜被破坏，就会融化轴瓦乌金，加大漏气损失，会影响到整个汽轮机组的经济性能。汽轮机的异常振动会导致隔板汽封磨损，增大级间漏汽，同时加大转子的轴向力，继而引发推力瓦乌金发生熔化。汽轮机的异常振动会导致滑销系统出现严重磨损问题，进而影响整个汽轮机组正常的热膨胀，会引发更为严重的运行故障。汽轮机的异常振动会导致发电机的励磁机部件出现松动、损坏等问题，会威胁到整个汽轮机组的安全稳定运行。汽轮机的振动问题本身就是一个相对复杂的情况，要想切实有效解决异常振动问题，就必须要认清汽轮机异常振动带来的危害以及引发汽轮机异常振动的实际原因和表现形式，并进行深入研究和总结，以保证汽轮机的运行安全。
        3汽轮机振动原因分析
        3.1油膜失稳
        汽轮机油膜失稳形式包含两种：油膜振荡与半速涡动。其中，半速涡动多发生在转速低于第一临界速度期间，随着转速的不断提升，在某一低速阶段开始，该振动会不断升高，有时随着转子速度的增加，这一情况也会逐渐消失。随着转子转速的不断变化，涡动频率也将不断变化，但转度半频关系一直不变，识别半速涡动法多使用级联图，级联图中，半频振锋频率点体现为斜率为2的直线。此外，波形图中和轴心轨迹中也经常可以看到低频特征。
        3.2因转子质量不平衡而引发的异常振动问题
        第一，如果汽轮机在运行过程中发生叶片折断、脱落等问题，造成转子质量不平衡，以至于转子每旋转一周就会受到一次不平衡质量的离心力冲击影响，最终体现的结果便是异常振动。第二，汽轮机在运行过程中，当转子发生弹性弯曲，即便不会引起动静部件发生摩擦也会导致异常振动问题的出现。这种振动特性与转子质量不平衡的振动情况类似，不同点就在于轴向振动较为突出，特别是当汽轮机超过临界转速时轴向振动幅度会大幅增加。第三，汽轮机轴承油膜不够稳定，甚至出现了破坏现象，以至于轴瓦乌金很快被烧毁，继而导致轴颈因为受热而发生弯曲，于是出现了剧烈振动的问题。

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第四，由于汽轮机内部的动静叶片发生相互摩擦，通流部分的轴向间隙不够，隔板出现弯曲，迫使叶片发生变形，推力轴承的安置不当，内部部件引发摩擦问题，从而导致异常振动的发生。第五，汽轮机内部发生水冲击，增大了转子的轴向推力，产生了较大的不平衡扭力，导致汽轮机转子发生异常振动，甚至会将推力瓦烧毁。
        4解决汽轮机异常振动措施
        4.1解决油膜振荡故障
        汽轮机工作期间，经常有油膜振荡情况出现，因此有必要合理采取措施解决，主要方法较多：（1）增加轴瓦比亚处理；（2）减小轴瓦顶端间隙，增加上轴瓦承合金宽度；（3）缩小轴颈和轴瓦间接触，但避免这一角度过小，具体可以将其控制在300～400内；（4）降低润滑油粘连度；（5）调节转子位置到平衡状态
        4.2转子热变形引起的汽轮机异常振动及改善对策
        随着汽轮机组的转子速度不断的提升，材质的内应力会随之不断释放，那么转子就会出现热变形的现象，大大的提升了汽轮机的振幅，此时相位也会发生变化，这就导致了汽轮机异常振动问题的出现。有很多因素都可能导致转子出现热变形的现象，如发电子转子未均匀冷却、气缸进水和中心孔进油等因素，为了有效的避免转子热变形而引起的异常振动对机组的危害，建议应定期的更换转子。另外，相关工作人员还应定期清理中心孔内的油，防止油进入到中心孔中，确保汽轮机转子排气孔是能够与外界连接的。在此操作过程中，油可能是通过排气孔或是转子孔的堵头进入到中心孔中，不过进入的途径还有其他，通过转子的前面也可以进入到中心孔中，所以，在工作人员安装汽轮机的过程中，为避免油进入到中心孔中，我们就应采取一些有针对性的措施，从而保证汽轮机整个机组设备的稳定运行。
        4.3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。
        4.4做好汽轮机的安装与检修工作
        异常振动是汽轮机在运行过程中发生的一种缺陷性问题，所以，在安装与检修汽轮机组的过程中，应该先做好汽轮机组的试运行工作，确保汽轮机组的各项振动指标都满足标准需求后方可允许进行投入使用。在安装过程中，切记找准汽轮机组的中心位置，与转子相对，不能存在位移问题。同时，要做好汽轮机的定期检修工作，制订科学合理的检修计划，避免汽轮机存在安全隐患问题。若汽轮机在运行过程中发生异常振动问题，必须要及时找出原因，确保将振动降至允许范围内之后方可继续投入运行。在汽轮机的启动过程中，要保证足够的暖机时间，并保证汽轮机运行条件符合设计标准。
        结束语
        综上所述，汽轮机运行期间，若有异常振动的情况出现，既会对机组运行产生影响，还会引起电力系统故障，最终导致设备难以运行。为了改变这一现状，汽轮机运行期间，有必要加强日常检修与维护，合理采取措施分析振动产生的原因，便于从源头上排除故障隐患，确保汽轮机运行稳定高效，为电厂建设带来较大经济效益。
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