浅析火电厂汽轮机振动原因及解决方法

周民

摘 要：异常振动作为火电厂汽轮机的常见故障，会严重影响汽轮机以及整个发电机组的工作效率和工作质量的提高，进而会给火电厂带来经济损失，甚至导致整个供电系统的失常，影响社会公众正常的工作、生活。为了确保汽轮机运行的稳定性，必须要对导致汽轮机出现异常振动的原因进行研究，以此为依据探寻解决的方案。本文就火电厂汽轮机异常振动的判断方法进行了分析，结合汽轮机出现振动故障的原因探讨了解决异常振动的策略。

关键词：火电厂汽轮机 异常振动 原因 解决办法

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（b）-0022-02

随着经济的发展，我国社会对电力能源的需求也日渐提高，目前火电发力仍然是主要的供电形式。汽轮机作为火电厂发电机组的重要设备，会对火电厂的运行稳定性和发电效率产生重要的影响。火电厂汽轮机经常会出现异常振动的故障，严重威胁发电机组的正常运行，为此必须要采取有效的预防处理措施，尽可能地降低汽轮机异常振动的出现频率。

1 火电厂汽轮机异常振动概述

1.1 汽轮机振动概念

火电厂汽轮机振动即设备的部件偏离其固定的平衡位置，进而导致物体相应的位能和动能随之变化，出现反复性的连续运动被称之为振动。根据冲击力的不同，可以将火电厂汽轮机的振动分为自由振动和受迫振动两种形式。可以用相位、频率、方向以及振幅对汽轮机振动的大小和幅度进行描述。火电厂汽轮机振动的相位即振動过程中振动信号最大值与转子某一点的相对位置。频率即汽轮机在特定时间内振动的次数。火电厂汽轮机的振动方向包括横向、轴向和扭转三个方向，根据汽轮机运行过程中振动的大小可以将其分为双向振幅和单向振幅两类。

1.2 火电厂汽轮机异常振动的危害

如果汽轮机振动的幅度在规定的范围内，是不会对汽轮机的运行和火电厂的正常工作产生影响的，但是当汽轮机出现异常振动时将会对发电机组的安全性以及火电厂运行的经济效益产生巨大的负面影响。因而汽轮机振动也是火电厂机械设备检修的重要内容。火电厂汽轮机异常振动的危害主要表现在以下几个方面。首先，当汽轮机出现异常振动时，过大的振动幅度有可能导致机组之间连接部位的零件松动，增加了机组运转的安全隐患。其次，汽轮机振动过大还会增大机组支撑零件以及发电机部分的摩擦，给汽轮机的本体造成损害，导致汽轮机使用寿命的缩减。最后，汽轮机异常振动会导致火电厂发电效率和发电质量的降低，进而影响火电厂经济效益的提升。

2 汽轮机异常振动故障的判断方法

汽轮机是火电厂运行过程中的重要设备，对于实现火电厂生产活动的有序进行有着十分重要的意义。而在汽轮机设备的运行过程中，容易受到多种因素的影响而出现异常振动，而设备的异常振动很容易造成设备的损坏，严重的还会造成安全事故。因此，工作人员需要在汽轮机出现异常振动时及时判断振动出现的原因，并针对故障原因进行处理。一般来说，在火电厂汽轮机的振动故障原因判断中主要从振动频率、振动稳定性、振动相位变化以及相邻轴承的相位变化来作为判断依据。具体来说，汽轮机的振动频率主要有三种，分别为1X、2X以及1/2X，每一种振动频率对应不同的故障原因。而汽轮机异常振动的稳定性主要从振动现象的转速、负荷、励磁电流强度、汽轮机表面温度、异常振动的持续时间等参数来进行具体判断。而振动相位的判断主要是针对异常振动过程中振动相位是否发生变化以及变化的范围。相邻轴承相位的判断则是根据相邻轴承相位是出现相同或反相现象来进行判断。此外，还有由于汽轮机设计不合理导致的异常振动。针对这一原因导致的异常振动需要工作人员能够深入了解机组故障点，当出现故障时，需要第一时间判断是否是由于故障点产生的问题，如果故障问题与故障点有关，那么就需要及时对故障点进行处理。

3 火电厂汽轮机振动故障的原因及解决办法

3.1 油膜振荡引起的振动

汽轮机启动、升速的过程中容易现油膜振荡的情况，这主要是因为汽轮机启动过程中发电机转子会在轴承油膜上进行高速的旋转，油膜所受的荷载增大，初始的稳定性被破坏，就会出现振动情况。发电机转子在不稳定的状态下运行时，轴颈旋转线速度增大，轴承与转子之间需要产生更大的摩擦损耗，油膜压力随之增大出现振荡，此时汽轮机的震动也伴随转速的升高而升高，振动频率也越来高，当振动频率达到转子第一临界转速的两倍时，共振加大影响到涡动和振幅，汽轮机转轴会有强烈跳动的出现。根据油膜振荡的原理可以通过提高汽轮机转子和轴承可靠性的方法来对异常振动进行处理。火电厂可以采用与汽轮机型号相符的润滑油，滴在轴承以及转子的位置，从而减小摩擦力，同时还可以适当降低润滑动力粘度，避免润滑油粘度过高导致的不均匀分布。此外，还可以通过增加汽轮机轴承合金的宽度、减小轴瓦顶部间隙或者是减小轴瓦与轴颈接触角的方法来对油膜振荡导致的汽轮机振动情况进行解决。

3.2 摩擦导致的汽轮机振动

由摩擦振动引发的汽轮机异常振动，在转子热运动的影响下，汽轮机振动信号会产生一定的平衡力，使得振动信号的主频仍然为工频，火电厂汽轮机正常运行中难以进行高频、分频和倍频的区分，甚至导致削顶现象的发生，进而对汽轮机造成损害。此外，摩擦引发的汽轮机异常振动持续时间往往较长，振幅也会大幅度提高，摩擦所产生的临界速度也会上升，导致汽轮机严重受损。摩擦振动在火电厂汽轮机工作过程中是不可避免的，技术人员只能通过摩擦降低措施减轻摩擦振动的影响。要对汽轮机摩擦力较大的连接处定期更换润滑油，对于使用时间过长的部件要进行及时的修理或者是更换，可以通过合理的维护和保养，降低汽轮机部件的摩擦，降低摩擦振动的不良影响。

3.3 气流激振引起的汽轮机振动

在火电厂运行过程中，气流激振也是导致汽轮机出现异常振动的重要原因。气流激振所引发的汽轮机振动具有以下表现。一是气流激振低频分量的值会出现异常的增大；二是在运行参数的影响下，汽轮机相关部分的振幅以及负荷也会出现增大，进而导致汽轮机发生损伤。技术人员在进行气流激振引发的汽轮机振动故障处理中，可以对适当调整不同负荷条件下汽轮机高压进气门的特性，从而尽可能地消除气流激振。在日常的汽轮机运行过程中，要对汽轮机负荷汽压的变化进行控制，降低负荷气压的变化，避免气流激振的出现，降低汽轮机振动故障出现的几率。

3.4 转子热变形引起的汽轮机振动

当机组的转子温度逐渐上升时，材质内应力的释放会引发转子的热变形，导致汽轮机振幅的大幅提高，同时相位也会随之发生变化，汽轮机出现异常振动。汽轮机机组转子热变形的原因有很多，包括中心孔进油、气缸进水、发电子转子冷却不均匀等。可以通过转子的经常更换，避免转子热变形引发的汽轮机异常振动。此外，还需要对转子中心孔内的油进行定期的清理，避免中心孔进油导致汽轮机转子排气孔无法与外界相连。需要注意的是，油进入转子孔的途径不一定是排气孔或者是转子孔的堵头，也可能是转子的前面，因而在汽轮机安装时就要采取恰当的处理措施避免转子孔进油问题的出现，为汽轮机的稳定运行提供保障。

4 结语

导致火电厂汽轮机出现异常振动的原因较多，当异常振动故障发生时技术人员需要进行全面的分析，根据故障发生部位和影响因素采取针对性的对策，提高故障处理的效率和有效性。同时火电厂要制定科学合理的设备检修制度，对汽轮机进行定期的检查和维护，减少汽轮机发生异常振动的频率，确保火电厂的稳定运行。

参考文献

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