汽轮机运行中的振动与有效防范方式分析

王勇

（兰州西固热电有限责任公司 甘肃省兰州市 730060）

汽轮机运行中的振动与有效防范方式分析

王勇

（兰州西固热电有限责任公司 甘肃省兰州市 730060）

汽轮机作为火力发电厂三大主设备之一，但在实际的运行过程中，汽轮机很容易因振动而发生相应的问题。本文主要是对汽轮机在运行过程中出现的振动进行研究，从而制定完善解决方案，以确保汽轮机安全运行。

汽轮机；振动；预防

汽轮机出在实际运行中出现问题的原因有很多，而振动又是汽轮机发展中重要的故障之一，有效的解决问题是发电厂不断发展的主要因素。现阶段，我国的电厂工作人员和研究人员也对相关的问题进行了研究，并且获得了相应解决方法。火力发电是我国主要的发电形式，因此对这设备采取有效的保护和维修工作，才可确发电厂安全稳定的运行。

1 汽轮机振动的原因

1.1 油膜失稳

汽轮机出现油膜失稳的问题主要有两方面：半速涡动和油膜振荡。前者主要是指在转子的速度小于两倍第一临界转速的过程中，在提高转速时，从较低的转速开始，一般情况下，这种振动会逐渐向高转速发展，也有可能达到某一转速就会不见。但转子转速出现变化时，涡动的频率也会出现变化，但是相应的转度频率却没有变化[1]。

1.2 气流振动

出现气流振动的原因有很多种，其中主要分为以下两个方面：①定隙激振，受到汽轮机工作效果和功能不断发展的影响，相应的工作人员应用了提升工作速度和增加级数的模式，级数的改变促使转子的跨距逐渐变长，相应的临界转速不断降低，从而导致转速的提升，又促使工作效果和能力逐渐增加，以此减少了轴系统的稳定性。转子的弯曲受到通流部分的间隙影响的，一部分变小，另一部的逐渐增大，变小的热效率逐渐增大，变大的热效率逐渐减少，以此导致切向力的作用在轴颈上，促使其旋转的方向是正向。②叶轮流通部分的相互作用力。叶轮和壳体之间出现的间隙很大，只要相应的速度达到2.5倍，就会有失稳的情况。叶轮带可以产生一定量的失稳力，当沿叶轮带的能量守恒时，就会出现磨损，活塞式的密封流动就会出现很大的切口，而出现磨损的地方也会增加，促使进入密封的流动切向力逐渐扩大，导致一定的振动。出现这种问题时，叶轮围带力具备对转子动力的稳定能力，相应的流向量就会产生一定的切向速度。气流一般出现在数据较高的高压转子中。一般情况下，涡动的运行方向都是向前的，相应的轨迹呈现椭圆形或是圆形，在出现震荡的过程中，伴随着震荡的不断增加，逐渐接近偏大率，而自激振动的频率逐渐接近转子横向振动的一定频率。流体激振出现失稳的情况，转子也会出现自激振动的状态，最大的振幅通常不会出现在轴承的传感器中[2]。

1.3 膨胀不均

膨胀不均造成的震动出现主要原因是受到气缸膨胀引起的，受到阻碍的汽轮机轴承位置出现改变，导致转子的中心产生移动，减少轴承的刚度，引起设备的振动。这种振动的主要原因分为两种：①机组在运行的过程中出现疏水不流畅，在暖管或是暖机的过程中，一部分的疏水存留在里面，金属受到汽水的改变，产生一定的热量以此变形或是膨胀不均与，导致在应用的过程中出现摩擦。②在运行的过程中，受到气温、压力以及蒸汽与金属气缸的温度不匹配，促使转子的受热并不均匀，以此产生一定的变形，促使转子和气缸膨胀程度不一样，以此产生了振动。

1.4 动静摩擦

出现动静摩擦的主要原因是转轴的振动过大、质量不平衡、转子弯曲、转子偏斜、动静间隙过于狭隘等情况。现阶段，受汽轮机研究工作成果的影响，相应的动、静间隙也在不断缩小，摩擦的可能性也就逐渐的增加。动静膜材质较轻也会促使汽轮机出现强大的振动，过于频繁会造成转轴的永久性弯曲，整体的轴系统都会受到影响，并造成相应的经济损失。

2 汽轮机振动的防护措施

2.1 神经网络的汽轮机振动诊断系统

神经网络的汽轮机的诊断系统是目前刚刚研究出来的，主要依据的就是计算机信息管理模式。这种系统是模仿人脑神经系统的数字化，像人类大脑那样进行信息的处理。汽轮机振动出现的信号进行分析原理方法和问题提出方案，依据神经网络和Matlab软件的信号进行管理，结合相应的识别系统。其主要分为以下几点：①对信号收集系统进行安装，在汽轮机的各个振动点、机械箱以及采集设备进行工作。②对信息进行收集，并将相应的信息数据收集到一个文件中，以便于进行观测和管理。③将信号进行消除，以避免干扰，进行对小波能量的提取和保存。

2.2 油膜失稳和油膜震荡的防护措施

在汽轮机设计过程中，需要确保其相应的轴系稳定性和系统性，在应用过程中进行检修时，需要关注防止减少轴系稳定性的工作。对于轴承实施的防护工作是确保油膜失稳的主要模式，其相应的无量钢承载系数为：

但应用这种方式很容易降低油膜的厚度，而且润滑油在高温的状态下不断的工作，很容易出现油质老化。

2.3 气流激荡的防护措施

气流激荡在我国实际发展的过程中出现的次数较少，但不能不关注。需要工作人员依据反漩涡的技术干扰流体的周向运转，提升失稳的界限转速。这种技术有很多种有效的控制手段，不会对汽轮机产生影响，依据增强轴颈在轴承中的偏心率降低振动出现频率，最后依据改变轴承的几何形状，改变周向的旋流，减少相应的切向方强度，提升转子的稳定性[3]。

2.4 其他原因的振动防护措施

膨胀不均的主要原因主要是受热或是加热出现的阻碍现象，解决问题的主要方式就是在实施之前，对汽轮机进行有效的检测，观看相应的管道是否是通畅，在实施的过程中是否有积水没有排泄，并且注重在疏水时，有没有疏水寄存在管道或是机体中，若是有需要清洁。主、再热蒸气的温度与金属气缸的匹配当或是使用时间过长，需对各项机械进行检查，进行有效的问题进行汇总，并进行数据的有效调整。动静摩擦出现原因主要是设计不合理，造成降低了汽轮机的工作效率，对损坏零件进行有效的替换可以有效的避免动静摩擦。自激振动出现的原因主要是参数设计不完善，需在实际应用的过程中不断的调整数据，并且对机械进行有效的维修。转子也需要进行定期的检修维护和保养工作。

图1

3 结束语

综上所述，汽轮机的运行安全可促进电厂的安全生产，不管是零部件、设备的选型还是设备的安装、维修工作，都需工作人员进行密切关注。虽然汽轮机工作效率在逐渐提升，汽轮机技术在不断发展过程中，运行的稳定性也在不断增加。但是，在实际应用的过程中，工作人员一定要注重两者的相互平衡，确保发电厂设备的有效可靠的运行，提高供电工作的。

[1]张云忠，严正波，崔海波，王龙军，朱松.汽轮机启动中过临界转速前摩擦振动的防范[J].云南电力技术，2015，04.

[2]朱荣钊.汽轮机振动大的原因分析及处理[J].广东科技，2012，24.

[3]姜 微.汽轮机运行中的振动及防止措施探讨[J].中国高新技术企业，2015，36.

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2016-6-30