杨文涛
山西漳山发电有限责任公司 山西省 长治市 046000
摘要：科技不断发展，各领域技术水平逐渐提高，信息技术应用更加广泛的今天，汽轮发电机组是电力系统中重要设备之一，高温高压蒸汽在汽轮机缸体内膨胀做功，推动汽轮机转子及相连的发电机转子同步旋转，由此切割磁感线生产电能。目前，汽轮发电机组运行中出现的很多震动异常现象仍困扰着机组正常生产工作。由于汽轮机轴系处在复杂的运行环境，其震动影响因素较多，同时，各运行参数具有极高的耦合性，相关参数不易甄别，因此准确诊断震动故障对机组的安全稳定运行具有重大的现实意义。
关键词：汽轮机；震动；的原因；处理
引言
大型汽轮发电机组低压转子支撑轴承包含座缸式与落地式。座缸式轴承因结构紧凑、轴系长度短等优势，广泛应用于汽轮发电机组中，但座缸式轴承位于排汽缸扩压器洼窝中，受缸体变形影响，其支撑结构刚度相对较弱。工程中，座缸式轴承机组多出现低压缸轴承震动大，轴振小的异常震动问题，给设备的安全运行带来很大隐患。
1汽轮机震动的原因分析
1.1转子不对中故障
联轴器连接的转子发生对中不良时，转子往往处于有轴线平行位移和轴线角度位移的综合状态，当平行位移和偏角存在时，交变力作用导致转子发生弯曲变形，当主动转子按一定转速旋转时，从动转子的转速会发生周期性变动，使其震动频率为转子转动频率的2倍。相关研究人员通过实验研究，表明三跨转子的单支撑轴系比双支撑轴系的耦合震动更为强烈，并对比了不同联轴器的震动响应。相关研究人员利用转子中心线和轴心轨迹组合的特征趋势图描述了不对中与不平衡的响应变化特性。相关研究人员研究了交角不对中的柔性转子–轴承耦合系统的非线性动力学特性，结果表明：转轴的运动特性在某些参数变化下会出现分叉、跳跃及混沌等非线性特性，使转子失稳，增大横向震动。
1.2由于转子动平衡的偏差产生震动
1）运动中汽轮机叶片发生折断、结垢、腐蚀、磨损不均、脱落等情况，使汽轮机转子出现旋转不平衡的现象。当发电机的转子不平衡或者绕组出现松动情况，导致转子出现不平衡现象。因为上述的原因，汽轮机转子发生不平衡，转子旋转时，会受到不平衡造成的离心作用力，离心力的不断作用，会使转子发生震动。2）汽轮机转子出现弹性弯曲，由于弯曲导致震动。如果转子出现弯曲，机组在转动时会因为不平衡产生震动的特点，与转子的质量不平衡引发震动相似，其不同点为震动是轴向的震动，特别是在临界转速时，震动的幅度最明显。3）轴承的油膜被破坏或者不稳定而引发震动。转子轴承的油膜被破坏或者不稳定，会造成轴瓦表面钨合金融化，从而引发轴受热变形弯曲，最终导致机组发生震动。4）汽轮机旋转部件产生摩擦引起机组震动。燃气机叶片与导向的叶片产生摩擦，或者安装存在问题，叶片发生变形、隔板出现弯曲，轴径和轴承配合间隙过小等，都会由于摩擦引发震动。5）水冲击导致震动。在汽轮机工作过程中，蒸汽中存在一定量的水进入汽缸内，造成水冲击，导致转子的轴向力加大，产生不平衡的扭力，造成旋转的转子发生剧烈震动，最终将推力轴承烧毁。
2汽轮机震动的处理措施
2.1重视汽轮机的安装与检修
汽轮机在安装、检修过程中，因操作不当，汽轮机在以后运行中发生异常震动的概率很大。这是因为工作人员的失误可能会造成异步震动、转子中心不对中、垫铁与台板存在间隙等现象。因此，为确保汽轮机正常运行，首先是在安装过程中，找准汽轮机组的中心位置，切忌出现位移。其次是定期安排检修工作，排查安全隐患，出现常见的故障特征，要立即采取紧急维修措施。最后是在安装或检修后必须进行试运行，当汽轮机各项指标都满足使用需求且不出现故障特征时，方可移交生产或投入使用。汽轮机在运行过程中，若发生异常震动，必须及时找出原因，只有当震动控制在合理范围后，才能继续生产。此外，汽轮机在开始生产前，要先进行暖机，提高其在运行过程中的稳定性。
2.2新一代人工智能故障诊断技术
随着大数据、云计算、虚拟化、数字孪生等信息技术的发展，人工智能技术通过构建分布式数据计算系统实现数据分析计算、多物理量及数据的广泛采集与共享，突破传统数据之间的壁垒。将大数据与深度学习模型以及训练方法有机结合，能实现数据的高速计算处理、异常数据监测等功能。基于机器的深度学习、知识图谱和类脑科学等新一代人工智能技术，利用深度学习技术在人工神经网络的基础上增加网络隐层数量，针对图像分析和故障诊断，借助先进智能感知技术，快速处理与深度融合多参数信息，实现“精度”与“速度”的统一，快速获取信息与知识分析需求。提出再优化深度自编码器，使得燃气轮机无监督异常检测的性能得到提升。将双向长短时记忆和胶囊网络相融合应用于机械故障诊断，利用双向长短时记忆网络对提取的故障特征进行融合，利用胶囊网络完成小样本的高精度故障诊断。将智慧化的故障诊断技术应用于电厂中，集数字化、三维可视化、远程互动和协调、数据的深度挖掘与利用等技术的实现，能够推进以人工智能运行为核心的智能电厂的发展。
2.3制定相应检测措施
安装相应震动检测装置，实时检测机组运行过程中震动的情况，如果震动幅值超过规定，检测装置将发出报警，提醒工作人员采取措施，防止发生重大事故。要加大震动的监控，要将监测震动常态化与制度化，要达到震动幅值超出规定前，能够及时将汽轮机停机，防止事故的扩大。
2.4利用传感器加强对汽轮机的保护
一套完善的震动保护装置包含多种传感器，例如，位移传感器、温度传感器、重力传感器、角度传感器以及压力传感器等。利用这些传感器能够组成监控系统、保护系统和信号报警系统，这些系统又组合在一起，成为保护汽轮机安全运行的重要设备。当汽轮机震动超过临界值时，装置能够发出脉冲信号，实现主汽门的自动关闭，汽轮机的紧急停机。近年，随着各行各业都在开展自动化控制，保护装置对汽轮机的重要性不言而喻。因此，企业要加强对保护装置自动化的研究力度，不断提升保护动作的安全性和可靠性。
2.5汽轮机震动大跳机故障防范措施
（1）后续进行供热抽汽量与电负荷的匹配研究，确保机组供热期运行的安全性，必要时可以考虑进行热电解耦切缸技术改造的可行性研究。（2）机组在更换新型汽封时，要结合汽封的特性，在调整间隙时不要一味追求下限，防止启机及运行中发生碰磨。（3）编制《机组低负荷时低压缸震动升高防范措施》，在机组负荷下降时，通过调整供热流量，保证低负荷时低压缸进汽流量，确保机组真空在合理范围内。（4）针对机组低压缸刷式汽封特性，为防止发生碰磨，低负荷时低压缸轴封供汽切换过程中，减小轴封系统的减温水以及供汽温度波动。加强运行调整，供热期保证低压缸进汽量及低压缸排汽温度在合理范围内，确保机组运行的安全性。
结语
新机接收前，要对机组进行各项震动测试，必须合格以后再进行装机运行。在机组运行生产中，监测震动要实施常态化与制度化，要严格控制、监测机组震动情况，要对产生的震动原因实行科学化的分析，确保汽轮机正常运行。
参考文献
[1]孙浈，简海林，陈晓飞，等.某核电机组汽轮机轴瓦震动原因分析及处理[J].东方汽轮机，2020（2）：63-67；71.
[2]梁银林，张小波，翟璇．数据驱动的汽轮机健康状态管理技术综述[J]．浙江电力，2021，40(4)：120-126．
[3]郝帅，吴昕，王明远，等．350 MW超临界机组汽轮机汽流激振分析及处理[J]．发电技术，2019，40(2)：168-174．
[4]王志杰，陈厚涛，唐桢淇．基于运行数据的汽轮机阀门流量特性参数优化[J]．广东电力，2019，32(3)：32-36．
[5]艾科勇．基于本体和信号分析的汽轮发电机组故障诊断技术[D]．兰州：兰州理工大学，2020．