热电厂汽轮机振动成因及解决对策

（山西西山热电有限责任公司 山西 030022）

1.前言

汽轮机作为热电厂的重要组成部分之一，长时间的运行导致关键部位零件遭到了磨损，而使得汽轮机组常常发生故障，严重的时候会直接影响到电机组的正常工作。其中汽轮机振动是影响机组安全的一个重要因素，引起汽轮机振动的因素有很多种，因此需要根据汽轮机故障的特征进行相应的故障分析，快速排除故障。

2.热电厂的概述

热电厂是指在发电的同时，借助汽轮机的抽汽或者排汽进而可以供热的火电场。而且热电厂需要靠近热负荷的中心和靠近人口密集的地区，为了方便给用户供应热能。国家对于热电厂的要求要比同容量的普通火电厂的要求要高得多，热电厂的结构也相对复杂一些，电热厂采用集中供热的方式进行运作，从而减少了煤量的使用，排污量也因此得到降低，对环境造成的污染小。目前我国的热电厂采用动力配煤的技术，能用以解决煤电的消耗大和燃煤供应不足等问题，借此也能够增加热电厂的使用年限，节约资金。

3.汽轮机的概述

汽轮机在电热厂的工作就是使蒸汽热能转化成机械能的旋转式动力的机械设备。汽轮机能够在多方面进行使用，比如说它能够作为发电机组进行工作运转。汽轮机的组成部分分为转动部分和静止部分。其中连轴器，叶轮组轴和动叶片属于转动的部分。而气缸轴、承隔板和静叶属于静止的部分。汽轮机工作中配套使用的机械，部分还有锅炉和发电机，以及其他加热器的装置等。值得引起注意的是，汽轮机是在高温高压的环境下工作的，并且他是被规划于精密类重型机械设备的范围。进一步探究汽轮机的工作原理会发现，当锅炉内的蒸汽传输到蒸汽机内部时，蒸汽会在那个时候进入过机组的喷嘴，通过这种方法，蒸汽将自身所携带的热能转化为机械能。现代的汽轮机，相比于传统的复式蒸汽机，汽轮机的转速更快，连续性也比较强，这一些明显的优势是汽轮机的输出功率高于复式蒸汽机的输出功率。

4.热电厂汽轮机振动的主要成因及对策

热电厂汽轮机在正常的工作过程当中，因为工作环境的恶劣和高速度的运作，汽轮机往往会受到多种因素的影响，从而引起汽轮机的震动。当汽轮机的震动幅度和频率，超出了汽轮机本身所能够承受的范围时便极有可能造成汽轮机的故障，甚至会引起重大事故的发生。所以找准汽轮机震动，发生的原因，并且准备好解决措施对于热电厂来说是重中之重的任务。汽轮机振动的方向可以细分为垂直振动，横向振动，轴向振动这三种振动模式。参考汽轮机震动的案例，得到垂直震动发生的频率较高，横向震动次之轴向振动发生的几率是最小的。下面将探讨汽轮机振动产生的主要原因和相关的解决对策。

(1)汽轮机在设计和制造过程中转子装配不合格

汽轮机中最重要的零部件是转子，转子使用于高速度旋转的过程当中。但是当转子的质心不能和旋转的中心有一个很好的重合度的话，便会导致钻子产生出不平衡的离心力。从而影响轴承并产生激振最后就会引起汽轮机的震动。长此以往，当转子所产生出的离心力超出了合理的范围之后机组会发生异常。对机组等装置进行维修会大大增加热电厂的生产成本，甚至会延迟生产的进度。导致这一切产生的根本原因就是在汽轮设计和制造的过程当中，钻子装配的质量是不达标的。这可能与该工厂的机械加工的精度有关。为了避免发生这一系列的问题，生产转子的厂家在制造过程中必须提高制造的精准度，在装配的过程中，也要采取相应的措施，装配过程中有必要进行平衡试验，装配完成了之后，转子出场之前的准备工作也要做到位。分别是高速和低速动平衡检测。通过这些方法，把转子的不平衡量控制在安全的范围之内。

(2)汽轮机的安装和检修的原因

在汽轮机进行一段时间的安装和检修的过程中，往往会给机组带去或多或少的影响。并且透过大量的机组振动原因得出，在进行汽轮机的安装和检修过程中，由于不正确的操作使得汽轮机产生振动。下面将简要分析汽轮机震动影响较为明显的几个点和相关的解决措施。汽轮机主要是依靠两端的轴承支撑整个整体。因此，当汽轮机两端的轴承标高不处在同一个范围的时候，轴承的负荷分配量不均匀，这就极其容易导致汽轮机振动。这就要求热电厂在进行汽轮机的安装时，相关要求要严格按照厂家的专业建议。并且结合厂里的实际情况作出合理的改动和调整。务必使得两端的轴承要高，处在统一范围之内。

(3)动静间隙

在一般情况下，汽轮机的转子在运转和其他零部件进行工作的过程当中，会存在一定的间隙。随着时间的推移，汽轮机在不断运转的过程中所存在的这些间隙会因零件磨损，变大，因此当这一些间隙超过了正常范围之后就会使得汽轮机内的工作效率降低。最为重要的是这些间隙的范围要控制在不大不小，因为如果间隙过小就极有可能造成动静的摩擦。该摩擦会使得汽轮机震动发生不可控的变化，情况严重的话会导致震动超标，关于这一原因所引起的汽轮机震动的解决方案相对比较直接，仅需要在检修的过程当中，合理的对隔板之间的间隙进行调整，便可以解决该问题。

(4)机组运行当中产生的振动

①汽轮机在正常的运转中出现了震动，超标的现象是应该及时的对汽轮机内部所产生的一场音响进行细听和寻找。并且加强对蒸汽的参数，气缸内的温度和真空的数值，轴承的温度，以及轴向位移的情况进行全方位的监视，找出其中所存在的问题，并给予合理的解决。

②汽轮机在启动或者升速时，出现有剧烈震动的现象，同时能够比较清晰的听到有摩擦的声音时，需要立即停机进行全方位的检查。现场的情况，如果仅仅是因为震动的幅度过大，首先可以通过降低转速或者减轻负荷的方法，需要不断试验直到震动恢复了正常数值的时候再停止该操作。与此同时，在汽轮机恢复了正常的情况之后，再逐渐进行提速或者增加它的负荷量。如果通过该方法不能解决汽轮机异常震动的情况就需要立即进行停机，检查并解决问题。在一切数值成正常情况下之后再进行开机。

(5)油膜震荡

热电厂汽轮机运转的时候，转子会在轴轮上进行高速的旋转，失去其自身的稳定性从而导致的震荡，就是俗称的油膜自激震荡。正常的情况下，汽轮机进行稳定的运转时装置是绕着轴线进行的旋转运作，但是当汽轮机失去了自身的平衡力时，转走，在围绕着轴线转动的时候，会以一个平衡点的涡动表现出来。该轴线的活动频率一般情况下保持在转子转速的一半，因此被称为半数活动，当涡动转速和转子的临界转速相重合的时候，这一个涡动的转速会被共振放大，最终产生激烈的震动现象。油膜震荡具有下列几个主要特征：第一，在油膜震荡发生了之后，振幅的增速会变得稍快，所以才会有机组激烈振动的现象。油膜发生振动的主频率是发电机的一阶临界转速，而且他会伴随着转速的升高而进行改变。并且轴承的顶轴油压也会随之发生剧烈的运动，所以轴承内部会有金属撞击的声音，对于油膜震动的这个现象可以通过采用下列的这几种措施进行解决。首先可以通过增加轴瓦的比压，而且需要通过减少轴瓦顶部之间存在的间隙。该措施能有效地减少油膜震荡发生的频率。第二，可以通过减小轴颈与轴瓦之间的接触角将其接触的范围控制在300-400um之间。第三，减少润滑剂的动力粘度，采用平衡的方法，将转子原有不平衡的分量降低。

(6)气流激振

汽轮机的叶片，受到不均衡的气体从而会导致气流的激振，特别是大型的机组，他们的位置会比较长，气流在叶片的末端会迅速膨胀，最终导致流道的紊乱现象发生。也是造成气流激振产生现象的主要原因之一，在汽轮机机组的负荷超过了正常负荷量的时候，轴震动的频率就会大大增加。气流主要激振的部位，往往发生于高压转子段。所以热电厂可采取针对性的措施，对汽轮机的气流激振特征进行剖析，并且进行长时间的记录与观察，最终总结出震动数据，并且制作成组的曲线，为进行故障分析提供坚实可信的依据。汽轮机运作中需要工作人员具备能够精准的区分和确定汽轮机的工作状态的能力，并且能够熟练采用减低负荷变化率的手段，在最大程度上减少气流激振现象的产生，采用专业的相关知识对机轮机进行合理的维护，延长汽轮机的使用寿命，减少汽轮激振发生的频率。

5.结论

综上，引起汽轮机震动的原因更是多种多样，因此需要热电厂的工作人员对汽轮机的各项特征具备有全方位的了解。从而能在短时间内找出汽轮机震动的原因所在并及时给予科学合理的解决措施，减少因为汽轮机震动而带来的经济损失。虽然热电厂汽轮机震动是不可避免的，但是可以尽量减少，由于人工疏忽所导致的汽轮机震动。并且将汽轮机震动的值控制在合理的范围之内。对相关的机组工作人员集中做好检修工作的指导，要求工作人员必须严格遵守正规的操作流程，及时发现问题，解决问题，保障汽轮机的安全，让热电厂能够得到长期且稳定的发展。