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浅谈汽轮机振动高的运行优化及处理

发表时间：2021/6/4 来源：《基层建设》2021年第2期作者：谭万树

[导读] 摘要：汽轮机的良好运行是电厂在人们日常生活中提供大量电力的重要保证。

        四川广安发电有限责任公司四川广安 638000
        摘要：汽轮机的良好运行是电厂在人们日常生活中提供大量电力的重要保证。但是，涡轮机运行中频繁出现异常振动等情况可能会导致故障，影响电厂的连续供电。因此，有必要监测汽轮机的振动，从几个方面研究造成涡轮振动异常的因素，并根据实际情况加以有效处理。
        关键词：汽轮机振动；运行优化；处理；
        引言
        对于汽轮机，顾名思义，它是一种以蒸汽作为动力的设备，这其中还有着能量转化及将蒸汽的热能转化为能够转动机械的有效机械能，汽轮机的使用范围非常广泛，目前在我国大部分的火力发电厂中，都是使用汽轮机作为主要的工作设备，那么由此可见，汽轮机具有其独特的优点，这些优点包括使用寿命长，工作效率高，并且独立工作功率大等等，然而，汽轮机也会有发生故障的时候，那么如何准确高效地处理这些故障就成为了我们需要深入研究的问题。
        1汽轮机运行原理
        汽轮机在实际运行期间主要就是将蒸汽的能量，转换为机械能的旋转式动力机械，如果以热力特征为依据，可以将汽轮机分为凝汽式、供热式、背压式、抽汽式等多种类型。火电厂的汽轮机主要就是运用煤、石油、天然气作为主要燃料供电厂进行生产电能。实际生产过程就是燃料在锅炉中进行燃烧和加热，使水形成蒸汽，之后再使蒸汽经主汽阀和调节汽阀进入到汽轮机中，严格按照工序流入到环形安装的喷嘴栅和动叶栅中进行膨胀做功；将人工转换为能够推动汽轮机转子旋转的机械能，进而在联轴器驱动发电机作用下达到发电的目的。
        2汽轮机出现振动后的危害
        （１）当汽轮机振动出现波动时，转子的振幅逐渐增加，导致支撑轴承和止推轴承运行中形成的油膜不稳定，造成轴承瓦块因局部受力而磨损。（２）汽轮机轴承箱轴端密封采用梳齿密封，材质为较软的铝合金，当汽轮机出现振动波动时，转子与轴端梳齿密封接触过量，造成汽轮机前后轴端梳齿密封磨损，润滑油外漏。（３）因汽轮机出现振动，致测量仪表松动，造成仪表测量显示波动、测量失真。（４）破坏汽轮机与压缩机对中，导致联轴器固定螺栓松动，造成机组振动加剧。
        3汽轮机出现异常振动的原因
        3.1因转子受热弯曲变形而导致异常振动
        汽轮机转子热变形可能导致汽轮机异常振动。造成转子热变形的因素很多，其中最重要的因素是转子热耗散不良及其本身过热引起的变形。汽轮机运行过程中，冷空气、水汽等进入缸内，与缸摩擦产生大量热量，使得转子难以有效冷却和变形。转子一旦弯曲变形，就会影响旋转单元的正常运行，会出现异常振动。如果不能及时检测到这种异常振动，不能有效解决，就会影响汽轮机的正常运行，严重时会直接导致故障。转子受热弯曲，轴弹性变化，转子运转不平衡，离心相变化。如果轴的弹性和离心力得到补偿，转子的振动就会减小，对汽轮机运行的影响也会减小。如果这两种力不能中和甚至重叠，则可能导致转子严重振动，产生剧烈噪音，并导致很可能发生故障。
        3.2油膜振动和转子摩擦振动
        在高速运行过程中，汽轮机偶尔会发生振荡，包括油膜振荡，由于油膜在高速运行过程中承受的压力很大，影响到油膜的稳定性，当油膜振动发生时，汽轮振动速度提高造成这种现象的因素是油膜与汽轮机之间的摩擦强度转子摩擦受振动幅度和频率的影响，经过长时间的摩擦后不稳定，产生湍流效应，转子处于高温高压作用下的特殊部位，引起一定的转子腐蚀现象，加快了转子的振动。

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        3.3由于空气流通不规则而刺激空气流通
        当汽轮机机组负荷持续增加-超过某个临界点时，轴振动会迅速增加，并在该临界点下立即衰减。振动频率等于或略低于高压转子一阶临界转速，产生的气流激振为正旋转，主要在高压转子部分，也在中压转子部分再次热。空气流通的兴奋现象是由于汽轮机运行状态下空气流通不够均匀而形成的，造成叶片压力不均。对于大型机组而言，气流扩展位于刀片末端，因此气流路径受到干扰，导致气流兴奋。此外，如果轴封不紧，很容易引起空气冲击
        4汽轮机常见异常振动的处理措施
        4.1对转子热弯曲故障所采取的处理措施
        安装设备时，如果遵循正确的安装程序（例如，使用钢丝校准轴），则安装会更加准确。固定预埋位置-位于中心垂直轴前后，然后调整螺钉以形成相应的钢支撑。凹口两侧的长度均使用钢制规则进行测量，以确保长度相等。恢复时，可以使用水平仪器进行水平校准。将标高放置在桩帽表面上，然后垂直进行合理调整，以确保平台支座标高符合要求。对所有机组进行了检查，在对所有设备进行校准前应迅速调整，通过正确安装，汽轮机轴承垂直和水平保持稳定，避免转子强度不均匀造成的摩擦异常和热弯曲现象。当转子热弯曲情况得到解决时，汽轮机的运行不会受到严重影响，发电的稳定性得到保证。如果转子出现热弯曲故障，应及时更换以解决问题。
        4.2油膜和转子振荡的处理措施
        产生油膜振荡时，应减小油膜与汽轮机之间的摩擦强度，可选用优质润滑油，同时保持一定的润滑油粘度，以避免油膜承受较高的压力降低油膜振荡程度，加强汽轮机振动试验，控制一定范围内的振动。对于转子振动，及时更换转子部件，定期进行转子的修理检查，保证转子质量。
        4.3非气流形成的气流激振处理措施
        汽轮机存在气流励磁故障，故障排除时需要根据相关数据绘制振动曲线，分析具体故障情况。调整供水量、负荷率，并表示保存为汽轮机相关运行曲线的数据。不同的调整可能产生不同的气流激励结果，根据记录数据进行比较，参见可以补偿气流激励和避免气流激励对汽轮机组运行产生负面影响的调整方法。降低负荷率有助于有效地避免因气流激发而引起的负荷间隔，从而确保汽轮机正常运行。
        5关于汽轮机的养护工作
        对汽轮机进行日常养护工作，尽可能地延长汽轮机组的使用寿命，在进行汽轮机的养护工作时，要对汽轮机的外部和内部进行全面的检查，必要时可以请相关专家来进行检查，可以制定相关的养护措施，以及养护计划，定期地对汽轮机组进行问题排查和故障检修，虽然我国电厂自改革开放以来有了重大突破，但是相关的养护工作还是不够完善，因此，电厂应该积极地完善自身的养护计划和措施，尽可能地减小，因为养护工作不完善而造成的经济损失。
        结束语
        汽轮机运行过程中，由于各种因素需要引起振动，造成汽轮机故障。为了防止汽轮机因振动而故障，有必要对汽轮机进行良好控制，及时解决可能导致故障的异常振动。因此，在汽轮机维护方面，应进行良好的控制和统计，总结遇到的异常振动，不断完善处理机制，确保汽轮机运行更加安全有效。
        参考文献：
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        [2]李英杰.电厂汽轮机运行中的常见故障及应对策略[J].智能城市，2020，6（22）：81-82.
        [3]于鹏杰，宋国梁.汽轮机高压转子振动波动分析[J].化学工程与装备，2020（10）：204+213.