汽轮机运行中的振动及防治措施探讨

杨兵

摘 要： 经济的快速发展，对于能源的需求也在逐渐增加，尤其是电力能源，有效的推动了我国电力企业的发展。火力发电作为一种传统的发电方式，对于我国经济的发展以及居民的正常生活具有重要意义。经济的发展有效的推动了火电的发展，汽轮机、锅炉、发电机是火电发展的重要构成部分，但是，在实际的工作过程中，汽轮机由于振动会产生严重的故障，严重影响了火电厂发电质量。文章主要针对出现振动的原因进行分析，并且依据实际情况提出了一些意见，希望能够保证火电厂生产的稳定性。

关键词：汽轮机运行 汽轮机振动 火力发电 锅炉

中图分类号：TK26 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）10-0275-01

在火电发展过程中，出现振动现象是一种较为常见的问题，也是导致火电出现故障的主要因素。但是在实际的工作过程中，我国相关工作人员对此进行研究分析，并且取得了良好的成果。

一、汽轮机振动的危害分析

通常来说，振动指的是物体偏离原来的运行位置，失去平衡，能够产生和位能的连续相互转换作用，就会产生故障。在相关设备运行过程中，出现一些较小的振动是无法避免的，只需要将振动幅度控制在一定的范围内，就能够满足实际的需求。汽轮机在运行过程中， 一般情况下的，所产生的振动是不具备一定的危害的，但是，由于各种因素的影响，振动会超出一定的范围，就会对汽轮机造成一定的危害。

人们所说的振动超过范围，主要指的是频率超过了一定范围，例如：如轴系中心变化、发电机转子内冷水路局部堵塞、膨胀受阻、轴承磨损或者是轴座松动等，都会出现严重的振动，从而导致整个系统的零件都出现松动的现象，就会使得汽轮机内部出现摩擦，导致汽轮机受到严重的磨损。长此已久，就会形成恶性循环，使得汽轮机的使用寿命降低，因此，工作人员应该积极对其进行研究分析，积极采取相应措施，才能保证汽轮机的安全运行。

二、汽轮机出现振动的原因探究

由于汽轮机出现振动的原因具有一定的多样性，能够分为：

1.油膜失稳

通常来说，汽轮机油膜失稳主要能够表现为两种形式，半速涡动和油膜振荡，半速涡动通常都是发生在转子的转速小于两倍第一临界转速时，在逐渐提高转速的过程中，某一个低转速开始，一般状况下，这种振动都会持续较长的时间，直到转速达到最高，并且， 也可能在某一个转速下就会消失。如果转子的转速发生变化，涡动出现的频率也会逐渐发生变化， 此时转度的半频关系依旧保持不变。对于此种故障，对于此种现象的有效判断方式是级联图，在级联图上，半频振峰的频率点连接形成一条倾斜形状为2的直线，并且，在波形图以及轴心也可以看到以低频为现象。

2.气流振动

一般来说，气流振动出现的形式也会各种各样，并且原因也各不相同。（1）顶隙激振，在设计过程中，由于工作人员对汽轮机的效率以及性能要求较高，工作人员采用提高工作转速以及增加级数，从而能够达到相应的要求。但是，由于级数的变化，使得转子的跨度增加， 临界的转速降低，同时，由于转速的提高使得工作转速以及临界转速的速度比较大，从而严重影响了轴系统的运行稳定性。另外，在系统运行过程中，由于转子的弯曲使通流部分就径向间隙也发生了改变，一侧间隙扩大，另一侧间隙扩大，减小的一侧热效率增加，反之热效率减少，这就会导致切向力作用在轴颈上，就会使得沿着轴径发现进行涡动。（2）叶轮流通出现的相互作用，叶轮围带以及壳体两者之间存在的缝隙较大，如果转速大于基频的2.5倍，就会出现严重的失稳现象。叶轮带也可以产生一定的失稳力，如果叶轮带出现泄流量守恒，就会导致其出现磨损，如果是活塞式，就会导致其密封环流动出现较高的切向力，同时，磨损会造成口密封间隙扩大，就会使得流动切向力进一步提高，从而造成严重的振动。在此过程中，叶轮围带自身对汽轮机的转子稳定具有一定的作用，磨损、平衡活塞式的密封环入口处，叶轮围带径向泄流量或造成较大的切向转速，气流激振通常只能发生在参数较高的高压转子上。通常来说，涡动的前进方向都是向前的，其轨迹为圆形或者椭圆形，在出现振荡时，振幅逐渐接近大偏心率，自激振动的频率逐渐倾向于转子横向振动的固有频率。如果流体激振处于，失稳状态，转子出现激振动呈现的模态，最大振幅不会出现在轴承的传感器上，对于此种故障，工作人员只能通过安装振型测试探头对其进行观察。

3.膨胀不均

膨胀不均所导致的振动主要是由于汽缸膨胀受阻、加热的不均匀所造成，此时的汽轮轴承位置以及标高都会发生的不同程度的变化，从而使得转子的中心发生不同程度的位移，能够减少轴承的刚度，使得机械出现振动。导致振动出现的原因：机组在启动过程中，疏水不够畅通或者是冲转或者是运行过程，主热汽温、再热汽温、压力与金属汽缸的温度不能融合，使得转子受力不够均匀。

三、汽轮机振动的防止措施分析

1.气流激荡的防止措施

工作人员通过对故障进行总结，气流激荡在我国火电系统运行过程中，出现的较少。防止其出现故障的主要措施为：工作人员可以利用，反漩涡技术对流体轴向运动进行干预， 逆向注入流体，能够保证失稳界限的转速，此种控制方式能够衍生出一些有效的控制措施，不会对汽轮造成损坏。另外，工作人员可以对轴颈在轴承的偏心率进行考虑，能够减少振动状况的发生。工作人员还可以通过改变轴承的形状，对周向旋流进行干扰，能够减少其切向力的强度，保证转子的稳定性。

2.油膜失稳和油膜振荡的防止措施

针对此种现象，工作人员在设计阶段，应该对轴系的稳定裕度和系统阻尼进行控制。在设备运行以及检修过程中，工作人员应该保证轴系的稳定性，然后对其进行检查。工作人员积极对轴承进行维护是防止油膜出现失稳现象的最佳方式。

3.神经网络的汽轮机振动诊断系统

总的来说，对振动处理的有效措施是保养、更换设备、参数调整三种方式，通常来说，防止汽轮机出现振动现象，相关部门应该构建一套完善的汽轮机诊断检测系统，能够及时的发现其中存在的问题。

通常来说神经网络是汽轮机振动诊断系统是一种全新的成果，其主要是通过对计算机信息处理系统的运用，对相应的数据进行分析，从而确定相应的振动故障。此种方式在工作过程中，主要是依据汽轮机振动信号分析，从而提取相应的故障，明确其具体的处理方式，通过神经网络和Matlab软件的信号处理的应用结合，同时还采用了GUI界面编程构建汽轮机振动故障的识别系统，此系统主要是对汽轮机的振动信号进行采集，同时，还能及时对相应数据进行分析处理，最终对振动类别的判断。

首先，工作人员应该安装信号采集系统，在汽轮机的头部、各个振动点安装机械箱以及吸纳红采集装置，然后，开始对相应的信号进行采集，将数据存放在一些特定的文件中，便于工作人员对其进行分析利用。另外，工作人员能够将信号的多项趋势进行消除，还能够降低其噪音，从而能够保证相关工作的顺利进行。

此种系统在工作过程中具有一定的准确性、方便性、快速性。此系统的应用，工作人员能够快速准确的对汽轮机的振动现象进行判断，能够避免出现一些较大的事故。

4.膨胀不均的错例措施

对于此种故障，在设备启动之前，工作人员应该做好相应的检查工作，检查管道是否满足实际的需求，在运行过程是否会出现积水，同时，工作人员还应该对疏水管道的主管道进行检查，保证其能够满足实际的工作需求。主热汽温压力与金属汽缸配置不协调所引起的故障，对于此种现象来说，工作人员应该对设备的各个方面进行检查，防止其出现变形的现象；如果发现一些设备出现了变形或者损坏，工作人员应该及时对其进行更换及时对参数进行调整，保证其能够正常运行。动静摩擦所导致的故障主要是工作人员的设计合理，导致设备在运行过程中出现不同程度的损坏，对于此种现象，工作人员应该积极的降低汽轮机的效率要求，及时对损坏的零件进行更换，能够有效的预防摩擦，并且还可以添加一些油脂，能够增强零件之间的润滑。

四、总结

综上所述，火电厂在发展过程中，汽轮机是相关工作开展的主要构成部分，积极对其对其运行故障进行分析，具有重要意义，能够保证工作人员及时依据实际情况采取相应的措施，保证其安全运行。在实际的工作开展过程中，工作人员应该从实际情况出发，不管是零件还是机械的购买以及维护，都应该进行严格把握，才能从根本上保证汽轮机运行的稳定性，推动我国火电的发展。

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