汽轮机运行振动的危害与解决措施刘晓晴--中国期刊网

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汽轮机运行振动的危害与解决措施刘晓晴

发表时间：2021/6/7 来源：《基层建设》2021年第2期作者：刘晓晴

[导读] 摘要：汽轮机作为热电厂的重要组成部分之一，长时间的运行导致关键部位零件遭到了磨损，而使得汽轮机组常常发生故障，严重的时候会直接影响到电机组的正常工作。

        天津华冶工程设计有限公司天津 300270
        摘要：汽轮机作为热电厂的重要组成部分之一，长时间的运行导致关键部位零件遭到了磨损，而使得汽轮机组常常发生故障，严重的时候会直接影响到电机组的正常工作。其中汽轮机振动是影响机组安全的一个重要因素，引起汽轮机振动的因素有很多种，因此需要根据汽轮机故障的特征进行相应的故障分析，快速排除故障。下面笔者就对此展开探讨。
        关键词：汽轮机运行；振动；危害；
        1汽轮机的概述
        汽轮机在电热厂的工作就是使蒸汽热能转化成机械能的旋转式动力的机械设备。汽轮机能够在多方面进行使用，比如说它能够作为发电机组进行工作运转。汽轮机的组成部分分为转动部分和静止部分。其中连轴器，叶轮组轴和动叶片属于转动的部分。而气缸轴、承隔板和静叶属于静止的部分。汽轮机工作中配套使用的机械，部分还有锅炉和发电机，以及其他加热器的装置等。值得引起注意的是，汽轮机是在高温高压的环境下工作的，并且他是被规划于精密类重型机械设备的范围。进一步探究汽轮机的工作原理会发现，当锅炉内的蒸汽传输到蒸汽机内部时，蒸汽会在那个时候进入过机组的喷嘴，通过这种方法，蒸汽将自身所携带的热能转化为机械能。现代的汽轮机，相比于传统的复式蒸汽机，汽轮机的转速更快，连续性也比较强，这一些明显的优势是汽轮机的输出功率高于复式蒸汽机的输出功率。
        2 汽轮机振动原因分析
        2.1 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。
        2.2 气流振动
        气流振荡发生形式种类较多，原因也不相同：（1）顶隙激振，为了提升汽轮机效率与性能，设计人员多使用增加级数与提升转速等方法开展设计工作。级数变化会导致转子跨距不断增长，临界转速逐渐降低，转速提升又会导致临界与工作转速不断增加，最终导致轴系统稳定性不断下降。因转子弯曲多是由于通流径向间隙发生了改变，当一端间隙减小，另一端间隙会逐渐扩大，随着变小端热效率的增加，变大方热效率会不断减小，进而导致轴颈朝着转动方向涡动。（2）叶轮流通中的作用力。叶轮围带与壳体间隙较大，当转速为基频2.5倍，很容易导致失稳情况出现。叶轮带会产生失稳力，若叶轮带泄流量不变，势必会对环造成磨损，活塞式密封流动会产生一定切向力，出口密封间隙增加会导致流动切向力不断增加，最终导致振动越来越严重。此时，叶轮围带力会对转子动力产生较大影响，磨损环与叶轮围带径向泄流量都会产生很大切向速度。气流激振多产生于高参数高压转子中。一般情况下，涡动进动多是超前的，轨迹为椭圆形，振荡期间，伴随着振幅朝着偏心率的靠近，自激振动频率逐渐靠近固有频率。流体激振失稳后，转子朝着自激振动方向转变，最大振幅常常不会在轴承传感器内出现。
        2.3 膨胀不均
        1）机组开启期间水流流动不畅，水流在暖管当中，一些疏水寄存于主汽管中，还有一部分，受到汽水的影响，经常出现膨胀不均的情况，最终使得设备运行期间产生摩擦振动；2）冲转和运行期间，压力和汽缸温度不配，转子受热不均，严重的还会导致弯曲与变形，润滑油油压、温度等超过正常参数，最终使得气缸与转子膨胀不同而引发的振动。
        2.4 动静摩擦
        1）转轴振动大，质量不均衡，转子弯曲，轴系失稳等情况；（2）转子发生偏斜；3）动静间隙小；4）缸体变形。

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        3 解决汽轮机异常振动措施
        3.1 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。
        3.2 解决汽流激振故障
        汽轮机运行期间，常常有汽流激振故障产生，当这一情况出现后，难以立即采取措施解决问题。经过一段时间的调查分析，方能找到最佳解决措施。具体应先统计分析汽流激振数据情况，然后详细记录下来，并用图表形式展现，借助图表观察，找到其中内部规律，便于解决实际问题。
        3.3 解决转子发生热弯曲故障
        汽轮机工作较长时间后，转子受到热力作用常常会发生弯曲，这会对汽轮机运行状态产生较大影响。当转子在外力作用下弯曲，势必需要更换新转子，如此即可有效解决汽轮机振动故障问题，确保汽轮机合理运行。为了减少汽轮机故障问题产生，不仅要确保设备合理安装，还应保证级数人员经验丰富，便于站在不同视角，加强设备运行与安装控制，如此方能保证设备合理运行，最终为发电厂提供充分供电保障。若有故障出现，工作人员应详细检查故障位点，主动分析原因，及时采取措施，加强日常检修与养护，同时让工作人员做好工作记录，合理控制故障产生。
        3.4 提升预警分析
        引起振动的原因较多，维修和检测人员需要结合自身经验，找到引起振动原因，便于及时采取措施做好预防处理。然后开展多次试验，对汽轮机轴承进行测验，待测验通过后将其应用在机组当中，如果振动指数不达标，则应努力寻找原因，便于及时排出振动现象，确保汽轮机运行安全稳定。
        3.5 加大汽轮机振动监督
        汽轮机运行期间，加强对振动操作的管理监督，及时找到异常振动问题，同时提出最佳解决措施，便于降低汽轮机振动情况出现。因此，有必要在汽轮机中安装大轴与轴承振动测量装置，便于监督汽轮机组运行期间的异常振动。如果汽轮机有异常情况出现，测量装置就会给出预警信号，然后告诉工作人员，让其立即开展维修工作，严重时需要立即暂停设备处理，避免设备损失不断扩大。
        3.6 加强机组保护
        汽轮机运行期间，电厂需要结合实际安装汽轮机保护系统和监控装置，以便在故障发生期间，保护系统和监视装置可以给出警报信息，帮助运维人员及时进行故障维修，保证设备合理运行。但随着近年来汽轮机组容量不断增加，人们对汽轮机保护系统建设提出新的要求，这对电厂维修人员工作带来较大挑战，为了更好地满足这一要求，装置保护和维修人员应逐渐提高自身技术水平，全面降低汽轮机振动情况，便于推动电厂运行高效开展。
        3.7 振动保护装置
        安装振动保护装置由信号报警系统、监控系统、保护系统构成，该装置和测量装置一样，若振动大于某一临界值装置就会发出预警信号，该保护装置的不同主要为其可以发出脉冲信号，该信号可以对电路进行合理控制，让其主动关闭主要汽门，便于紧急停机。一直以来，在汽轮机机组量不断增加的当下，安装测量和保护装置越来越重要。所以，日常工作期间，有必要加强安全监视和保护装置动作研究，确保保护动作科学合理地开展。
        结束语
        综上所述，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。
        参考文献：
        [1]方守印，杨成宝.汽轮机低压排汽缸排汽压力的变化对汽轮机运行的影响[J].汽轮机技术，2019，55（06）：471-472，475.
        [2]焦玉婷.汽轮机异常振动分析与排除[J].中国设备工程，2018（05）：147-148.
        [3]谢晨宇，王兴邦.汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施[J].科技风，2019（15）：131-132.