发电厂汽轮机振动异常增大的原因分析

毛勇

摘要：本文对发电厂汽轮机组在运行过程中机组振动异常增大的原因进行了分析，并分析了隔板与动叶栅磨擦，隔板出现裂纹，以及真空度，主汽温度、压力偏低对机组振动的影响。

关键词：汽轮机；振动；隔板；动叶；真空度

1 前言

松藻煤电公司发电厂是松藻煤电公司的煤矸石自备电厂，装机容量24MW，配有1台65t/h和一台75/h循环流化床锅炉，2台6MW凝汽式汽轮发电机组和一台12MW汽轮凝汽式发电机组。汽轮机本体部分由转动部分和固定部分组成，其中转动部分包括动叶栅、叶轮、主轴、联轴器等；固顶部分包括气缸、蒸汽室、喷嘴、隔板、轴瓦、汽封等组成。

汽轮机组的异常振动是常见故障中较为复杂的一种故障，由于机组振动往往受多方面因素的影响，只要跟汽轮机本体有关的任何一个设备或介质都会是机组振动的原因，比如主汽参数、疏水、油温、油质等等。因此，针对汽轮机异常振动原因的分析是检修汽轮机异常振动的关键。汽轮机的异常振动又直接关系到机组的安全运行，零部件或整个机组的过大振动，均会带来严重的后果，因此发电厂机组运行时则规定汽轮机轴瓦振动≥80um时，就必须停运汽轮机处理。

2 机组振动增大的原因分析

2、1 动叶栅与隔板摩擦

对于发电厂所使用的汽轮机是轴流式汽轮机，在蒸汽沿轴向从高压端膨胀做功流向低压端的同时，蒸汽压差在转子上就会形成轴向推力。汽轮机在带负荷运行时，转子的推力盘靠向工作瓦块，当轴向位移超过汽轮机允许最小间隙时，工作瓦块磨损，造成动叶栅与隔板摩擦。动静摩擦在圆周上各点的摩擦程度是不同的，由于重摩擦侧温度高于轻摩擦侧，导致转子径向截面上温度不均匀，局部加热造成转子受热弯曲，产生一个新的不平衡力作用到转子上引起振动。

如2016年，发电厂3#汽轮机运行中因振动严重超标，紧急停运3#汽轮机处理。在检修过程中发现，工作瓦块有磨损迹象，同时产生的轴向位移超过允许值，复速级和动叶片和相应的隔板之间产生摩擦，造成机组振动过大。更换推力瓦过程中，由于新购买的异形推力瓦块厚度超出0.3mm，无法车床加工，检修无法进行时，笔者提出运用技术能力强的钳工采用手工刮削的方式，将推力瓦块加工到规定尺寸，刮削精度不超过0.01mm，大大节约了检修成本和检修时间，检修后3#机汽轮机组运行正常，振动指标达到要求。

2、2隔板出现裂纹

汽轮机隔板是由隔板圈、静叶、隔板体三部分组成。隔板在汽轮机运行时会承受很大的蒸汽压差，从而产生一定的应力和扰度，当应力和扰度超过最大允许值时，隔板受应力作用达到疲劳极限，产生裂纹，就会损壞隔板或者引起机组振动。特别是机组超负荷运行时，各级隔板压力都会增加，隔板两侧压差增大，尤其前几级隔板强度一般较为薄弱。在检修过程中发现，发电厂汽轮机前几级隔板就出现了裂纹现象，因此应按照机组运行要求，避免超负荷运行，在以后的检修过程中，应密切注意隔板裂纹情况，防止更大的缺陷发生。

2、3真空度对机组振动的影响

当机组真空度较低，又要保持机组负荷不变时，汽轮机的进气量必须增加，这就造成汽轮机叶片、隔板受力过负荷，轴向推力也随之增加。不仅如此，由于真空度的降低，排汽温度升高，从而引起排汽气缸受热变形，机组中心产生偏移，造成机组振动增大。而排汽温度的升高还会使凝汽器铜管受热膨胀，凝汽器铜管工作环境恶化，铜管松弛、变形甚至断裂，影响凝汽器换热，形成恶性循环，进一步造成机组振动增加。

而当真空度较高时，如果机组负荷没有随之提高，那么汽轮机末几级做功就会减少，蒸汽流向在末级会出现不稳定状态，对机组振动同样有一定的影响。

综上所述，真空度是汽轮机组运行的一个重要参数，不仅关系的发电厂的安全经济运行，对机组振动也有着重要的影响。

2、4 蒸汽压力、温度低对机组振动的影响

当主汽温度、压力降低，蒸汽做功的热焓降也降低，在这样的工况条件下，要维持机组负荷不变，就势必造成汽耗量的增加，这不仅影响发电厂的经济运行，而同样使得转子轴向推力增大。气温的降低还造成了后几级叶片的温度增加，后几级叶片在不良工况、超温、过负荷的条件下运行，使得叶片发生水蚀，缩短机组寿命，引起机组振动增大。

因此，当主汽温度、压力降低时，应严格按照汽轮机运行规程，降低机组负荷，调整工况品质，并加强蒸汽管道和气缸疏水。

3、结语

汽轮机异常振动在机组运行过程中是几乎无法避免的故障。同时也是较为常见的故障，在检修此类故障时，不能急于拆解机组，首先应对故障特征进行故障振动分析，确定故障点后查看机组维修记录，确认故障点零部件情况。如故障点零部件刚刚检修过并更换，应再次确认故障点，确认后在进行拆解。一般来说，短期内进行过维护保养的部件出现故障的几率远小于维护时间长的部件。因此在进行汽轮机异常振动原因分析时要格外注意，许多情况需要检修人员长期积累的经验来判断的，加强企业汽轮机组维护保养人员培训，提高检修人员理论素质及专业技能是提高汽轮机故障检修效率的最佳途径。

参考文献

[1]《汽轮机原理》 黄树红 中国电力出版社 2016

[2]《汽轮机振动分析》 抚顺发电有限责任公司 2013

[3]《主汽温度压力过高或过低对运行汽轮机的危害》贺伟 电力安全技术 2009-11

（作者单位：重庆松藻电力有些责任公司）