热电厂汽轮机异常振动故障分析

于欣

摘 要：汽轮机作为发电系统的重要组成部分，其故障率的减少对于整个系统都有着重要的意义。其肩负着发电任务。由于汽轮机一般都处于长时间运转，从而很容易造成重要零部件出现磨损，一旦磨损情况严重时，便会引起机组振动，甚至会影响汽轮机的正常运行。振动是汽轮机常见故障，造成汽轮机振动的原因较多也相对比较复杂。为确保机组的安全、可靠运行，必须针对振动产生的原因采取相应的对策予以解决。文章对汽轮机异常振动故障进行分析研究。

关键词：热电厂；汽轮机；振动

1 汽轮机概述

汽轮机的广泛发展与使用，对各个行业发展有着极其重要的影响和作用，所以对其进行定期故障检查是极其必要的，汽轮机稳定、安全运行不仅仅可以减免不必要的损失，更加能够创造巨大的社会效益及经济效益。汽轮机从某种意义上来讲，其工作原理就是将蒸汽热能转化为机械热能，也称之为蒸汽透平。现阶段针对汽轮机故障诊断的技术主要有以下几种：机械振动；转子动力学；现代测量等信息的处理与模拟，利用计算机技术建立完善的监测系统。

1.1 轴承的轴向振动

（1）弯曲的转子在旋转时，轴颈产生偏转，轴颈在轴瓦内的油膜承力中心沿轴向随转速发生周期性变化，从而引起轴承座的轴向振动。（2）轴瓦受力中心跟轴承座几何中心不重合。（3）轴承座不稳固。挠曲的转子在旋转时，将力图使轴瓦及轴承座作相应的偏转，但轴承无法追随轴颈的偏转只能形成轴向振动。在一阶临界转速附近转子两个轴承的轴向振动相位相反。而在二阶临界转速附近转子两个轴承的轴向振动相位则相同。

1.2 结构部件及配套设备

汽轮机通常都是由两大部分组成，一部分是转动部分，即转子，主要部件有联轴器、叶轮、主轴以及动叶片等；另一部分是静止部分，即静子，具体部件包括汽缸、轴承、隔板、汽封、静叶栅以及进汽部分等。由于汽轮机一般都是在高温和高压的条件下以较高的转速进行工作的，所以其属于精密类重型机械设备，与之配套的设备主要有锅炉、发电机、加热器、凝汽装置以及泵等。

1.3 汽轮机的特点

与传统的往复式蒸汽机相比较，汽轮机具有蒸汽流动速度高、连续性好、单位面积中所能经过的蒸汽流量大等优点，所以其能够发出的功率要远远大于往复式蒸汽机。对于大功率的汽轮机来讲，可采用较高的蒸汽温度和压力，故此其热效率也相对较高。伴随着科技水平的不断提高，现如今的汽轮机在整体性能已经非常优良，并且已成为各大热电厂中重要的发电机组。

2 热电厂汽轮机振动原因分析及处理对策

汽轮机在正常作业情况下，往往会因各种原因而产生振动现象，一旦振动幅度及频率超出汽轮机所承受的限定数值，就很可能造成故障的發生，严重时将损害汽轮机，甚至会造成重大安全事故的发生。从汽轮机振动方式上可以分为以下三种：一是垂直振动；二是横向振动；三是轴向振动。每种振动在发生时都具有其独特的振动特点，垂直振动是汽轮机振动比较常见的一种，且发生频率较高，通常情况下振动数值较大；横向振动时有发生，但所产生的影响较小；轴向振动是发生频率最小的振动。下面针对汽轮机振动产生的几种原因进行详细的分析与总结：

2.1 设计制造原因

转子作为汽轮机机械部件的重要组成部门，对汽轮机作业有着极其重要影响和作用，转子质量的好坏以及安装对汽轮机轴承旋转有着十分重要的作用。从一定意义上而言，转子在作业过程中必须保证与旋转中心相吻合，保证离心力的平衡。但是在实际操作过程中，转子作业很难与旋转中心重合，进而影响离心力的平衡，使其机组作业出现振动现象，从这一角度而言，汽轮机产生振动的主要原因则是转子在设计安装过程中并不符合规定标准要求且质量不达标。转子不平衡作业的原因有很多种，其中包括生产厂家对于机械加工的不精准，导致一部分转子质量不合格在安装过程中不能与旋转中心保持一致。所以，为避免上述原因的发生，就必须针对生产厂家在制造过程中进行严格检查，提升机械加工的精准度，保证其质量。与此同时，还要进行阶段式的平衡试验测试，以确保转子在装配过程中可以达到质量要求，将平衡量控制在一定范围内。

2.2 安装及检修原因

汽轮机在安装、维修过程中可能也会引起机组振动，严重的错误安装以及维修不仅仅会对机组作业产生极其大的影响，甚至会对整个汽轮机的使用构成一定地威胁，最终导致汽轮机无法使用。下面就针对于汽轮机安装及检修所产生的汽轮机振动现象进行简要分析，并提出合理化的解决措施。

（1）轴承标高。轴承对汽轮机两端的支撑有着极其重要的作用，所以在进行汽轮机安装与检修过程中，必须按照规定要求进行轴承标高的设定，同时还要结合具体实际情况进行轴承测试，将两端的高度设定在轴承可承受的范围之内，确保汽轮机两端的轴承标高是一致的，这样才能避免因轴承负荷超重而引起汽轮机振动现象的发生。（2）动静间隙。严格意义上来讲，汽轮机转子作业与气缸零部件之间必须存在一定缝隙，这样才能有效保证汽轮机的正常运行，但是随着汽轮机作业时间越来越长，这种缝隙将逐渐变大，当缝隙超出规定范围，则会降低汽轮机的作业效率。但同时，也不能缩短其缝隙的大小，缝隙太小的话会引起静态摩擦，这一变化的发生将导致汽轮机机组作业发生变化，进而出现振动现象，严重的将有损于汽轮机的使用。所以，在进行检修过程中就要对汽轮机隔板及端部间隙进行调整，从而避免此种现象的发生。

2.3 机组运行中产生的振动

（1）汽轮机机组正常作业情况下，如果出现了突然振动的现象且振动情况十分严重的话，此时就要对汽轮机内部进行进行详细的检查，并针对主要参数如蒸汽参数、真空参数、轴承温度、润滑油温度、油压等数值进行检查，根据问题所产生的原因进行详细的分析与总结，并找出合理方法。（2）汽轮机机组在升降以及负荷作业过程中，如果出现振动剧烈比较严重的现象，且能够很清晰的听见轴封等位置的摩擦声，就必须停止作业进行检查，振动过大可能是由降低转速以及负荷超重所导致，针对这两方面加以解决就可以恢复机组的正常运行。当机组运行一段时间后，要对其进行观察一段时间，确保稳定后，振动现象完全消失，即可。如若振动现象并未消减，此时就要针对整个机组进行检查找出原因并加以解决。（3）转子热变形。转子热变形所引发的振动与一倍频振幅、转子温度有着密切的关系，大多数情况下，机组在冷态启机定速后其负荷会增加，进而转子温度会逐渐升高，材料自身内应力释放的热量会加速转子温度的提升，进而产生变形等现象。与此同时，一倍频振动也会相应的改变，进而影响相位的变化。转子主要分为两种不同的机组故障；一是永久性弯曲；二是临时性弯曲。但是无论是那种机组转子出现故障，他们的故障原理都是相同的，都与转子偏心类似，致使在旋转过程中由于偏心而出现矢量激振动现象，此时将大大增大工频振动的次数。针对以上种种故障原因可以通过更换转子降低机组振动，确保汽轮机可以正常作业。

3 结束语

综上所述，汽轮机在作业过程中其振动并不能完全消失或是避免，只能是通过有效的方式加以控制，将振动数值控制在相应地规定范围内，防止振动现象的逐渐扩大。与此同时，相关机组人员还要对汽轮机进行定期检查，严格按照规定安装及维修，将整个机组的运行情况掌握其中，一旦发现问题及时解决。汽轮机组人员在检修过程中绝对不能马虎了事，针对各零部件严格检查维修，这样才恩能从根本上确保汽轮机的安全及可靠运行。

参考文献

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