汽轮机运行中的振动及防止措施探讨

邹广富

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汽轮机运行中的振动及防止措施探讨

邹广富

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汽轮机、锅炉、发电机被称为火力发电的三大主机，但是在实际应用中，汽轮机经常因为振动而发生严重的故障。汽轮机的振动原因是多种多样的，而振动又是汽轮机的主要故障原因，解决这一问题将对我国的电力生产产生极大的推动作用。火力发电作为我国的主要发电方式，必须保证其安全稳定地运行。在此基础上，任何投入都是不过分的。文章结合实际运行中的故障，对汽轮机振动进行了分析，探讨了在汽轮机的运行中如何减少振动情况的发生，保障电厂的稳定生产和老百姓的用电安全。

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1、汽轮机振动原因

1.1 油膜失稳

油膜失稳方面，汽轮机主要表现为两种形式，即油膜振荡以及半速涡动，对于半速涡动现象来说，其一般出现在转子转速小于两倍临界转速情况下，在对其转速进行提高处理时，则会在较低的转速情况下出现该问题。对于该种振动情况而言，其可能会一直存在，并逐渐持续到较高的转速情况下，也可能在到达一定转速值时消失。而当转子转速变化时，其频率也将随之变化，但在半频关系方面则会保持一致。

1.2 气流振动

对于该种现象而言，其具有较多的发生形式，并根据其形式的不同具有不同的问题产生原因：第一，顶隙激振。在现今汽轮机对于性能以及效率具有更高要求的情况下，设计人员往往以级数增加以及工作转速增加的方式进行处理，在使转子转矩变长、临界转速降低的情况下使临界转速比同工作转速出现逐渐变大的情况，并因此对轴系统的稳定性产生了一定的影响。即转子在径向改变的情况下在间隙方面存在着不均匀的特征，其中，变小间隙一方则会具有更高的热效率，而变大一方在热效率降低的情况下形成切向力在轴颈位置作用，并因此使其能够具有正向的涡动特点；第二，叶轮流通相互作用力。对于叶轮壳体以及围带来说，两者间具有着角度的缝隙，如果转速超出基础频率的2.5倍以上，则可能因此导致失稳情况的发生。而当轮带泄流量守恒时，也会在进入磨损环之后形成高的切向力，并因此导致出现振动情况出现。

1.3 膨胀不均

如果汽轮机在运行当中加热不均匀、或者其膨胀过程受到阻碍，则也可能导致振动情况的发生。此时，汽轮机轴承的标高以及位置在发生改变的情况下，就会使转子因位移发生对轴承的刚度进行减弱，并导致机械振动情况发生。该问题的主要原因有：第一，机组在启动过程中存在疏水补偿的情况，在实际运行中，部分疏水因受到水汽影响则出现了膨胀不均以及受热变形等情况，并在运行中出现摩擦振动问题；第二，其在运行以及冲转过程中因转子受热不均而出现变形或者弯曲情况，并因此使润滑油油压同油温出现超出正常运行参数的情况，在使两者膨胀情况不一致的情况下导致振动发生。

1.4 动静摩擦

近年来，各项工作对于汽轮机效率也具有了更高的要求，需要在对动静间隙进行缩小的同时提升设备运行中碰撞摩擦情况发生的可能性。如果摩擦程度较轻，则会使汽轮机设备出现较强的振动，而如果摩擦程度较重，则可能在使转轴出现弯曲的同时甚至使整个轴系统都受到损坏。对于该种问题来说，其产生的原因有：第一，转子弯曲、转轴振动过大；第二，转子偏斜，动静间隙过小；第三，缸体出现变形以及跑偏现象等。

2、汽轮机振动的防止措施

2.1 油膜失稳和油膜振荡的防止措施

在汽轮机的设计阶段，我们就应该提高轴系的稳定裕度和系统阻尼，在现场运行和检修的过程中，要注意避免降低轴系的稳定性的操作和检查工艺。对于轴承的维护是防止油膜失稳的有效手段，因为油膜失稳的根源就是滑动轴承。轴承的无量钢承载系数如下：

式中：P是比压，ψ是转速。消除油膜失稳首先可以增大轴承的负载W或者是增大比压P，这要求减少轴承的宽度L。但是也要注意这些会造成瓦温和油温的升高；其次可以增加间隙比ψ，但是也会造成轴颈在轴承中的定位问题；最后是减少润滑油的动力黏度μ，提高油温能，增大承载系数。但是这种方法会减少最小油膜厚度，润滑油保持在高温的状态下长期工作，容易使油质发生老化。

2.2 气流激荡的防止措施

气流激荡在我国发生得比较少，但我们也不能因此就放松警惕。在这一方面，首先可以利用反漩涡技术干扰流体的周向运动，逆向注入流体，提高失稳的界限转速。这种技术可以衍生出大量有效的主动控制手段，不会对汽轮机造成损害；其次，可以通过增加轴颈在轴承中的偏心率，减少振动发生的情况；最后，可以改变轴承的几何形状，扰乱周向旋流，减少它的切向力强度，提高转子的稳定性。

2.3 其他原因造成的振动防止措施

膨胀不均主要是受热或者是加热受阻引起的，解决方法就是在启动前，检查一遍汽轮机，查看管道是否通畅，运行时是否有积水没有排泄干净，并且要注意疏水时有没有疏水寄存在主管道或者是机体之中，如果有的话需要清理干净。主热汽温压力与金属汽缸配置不协调的原因是运行参数设置不正确或者是机械使用时间过长，造成一定程度的运转失灵，这时需要仔细检查各项机械有没有变形情况发生，及时进行故障设备的更换，调整运行参数。动静摩擦主要是由于设计的不合理和机械设备的损害造成的，我们只需要降低一些对于汽轮机效率的要求，更换损毁的零件就能有效预防动静摩擦，或者也可以增加油脂，加强动静间的润滑。

总而言之，在电厂工作开展中，汽轮机是重要的核心设备。在上文中，我们对汽轮机运行中的振动及防止措施进行了一定的研究，在实际工作开展中需要能够把握重点，以科学措施的应用对汽轮机设备的安全、稳定运行做出保障。

[1]付昶，宁哲.汽轮机汽封改造效果评价方法[J].热力发电，2016，12：37-44.

[2]席伟明.汽轮机振动分析与诊断技术[J].现代制造技术与装备，2016，03：117-119.

[3]李现雄.试论汽轮机功率损失和效率提高[J].中国高新技术企业，2016，20：33-35.

[4]翟耀兵.试论电厂汽轮机的常见故障及处理对策[J].中国高新技术企业，2016，25：150-152.

[5]鲍丛.汽轮机气流激振故障的原因分析[J].现代制造技术与装备，2016，07：117+119.