火电厂汽轮机异常振动原因及解决对策分析

杨庆安

摘  要：现阶段经济的发展和进步，促使人们对于电力使用的需求量不断地上升。目前国内主要电力供给仍以火力发电为主，为了确保电力供应的稳定性和安全性，在日常工作中需要做好对电气设备的检测、维修等工作。火力发电中的汽轮机是发电过程中非常重要的设备，该设备是否能够正常运转也将直接关系着后续的稳定供电的情况。针对汽轮机在运转过程中出现的异常振动原因进行分析和讨论，并提出对应的解决策略。

关键词：火电厂;汽轮机异常振动;解决对策

引言：

目前国家已经在电力供给方面大力提倡清洁型能源，包括风电、水电及核电的应用，但是我国的电力供给绝大部分还是由火力发电厂提供的。为了保障火力发电厂的正常运转，我们需要定期对火电发电设备进行维修和检测，以便能够及时发现问题解决问题。汽轮机是火电发电设备中的重要构成，在实际运行过程中它会受到很多的因素影响而导致运转不畅的情况出现，尤其是汽轮机出现异常振动的问题。这意味着汽轮机自身存在安全隐患，必须及时进行修理。

一、引起汽轮机振动的原因和判别方式

（一）对汽轮机振动原因进行研究的价值意义

火力发电设备中的一项重要构成就是发电机组，而在发电机组中最重要的一项内容则是汽轮机组。为了保障稳定的电力供应，通常情况下汽轮机组的运行是不间断的。长期的运转会造成汽轮机组很多的构件出现故障，继而影响发动机组无法正常运转。而在汽轮机组出现故障的众多表现中，异常振动情况就是其中一个相对复杂的问题。汽轮机组的振动原因非常多，影响其出现振动的因素也非常多，包括进气参数、油质的差异或是油温高低的因素[1]。甚至一个细小的零件也可能会导致汽轮机出现振动。而要彻底解决汽轮机振动的情况，就必须充分了解其出现异常振动的原因，继而才能有的放矢地去解决问题。

（二）故障判别方式

作为活力发电机组中非常重要的一项构成，汽轮机出现异常振动的原因非常多，而产生振动之后的表现也有很多类型，其中最常见的就是瓦盖震动或者是转轴异常引起的振动。当汽轮机出现振动之后，为了能够进一步了解振动原因我们可以从不同的切入点进行判断，对于汽轮机出现异常振动稳定性的分析，我们则可以从转速、电流、温度以及时间等因素着手。汽轮机振动相位变化主要是针对振动相位是否真的存在变化。而相邻轴承相位则需要考虑其相位是处于相同还是相反的状况。

除了设备自身硬件出现故障之外，汽轮机自身的设计缺陷也可能是造成汽轮机出现振动的主要原因。在实际应用过程中，在发现设备存在设计缺陷之前设备已经投入使用，这样的情况下无法更换汽轮机，则需要充分了解设计缺陷可能引起的故障问题[2]。那么在后续汽轮机运转过程中一旦出现异常振动，相关工作人员就可以依次进行排查，从而更快地判断出造成异常振动的原因。如果在检查过程中发现出现振动的情况与前期的设计缺陷相关，则需要及时对设备进行维修。如果检查之后故障原因并不是由设计缺陷引起的，则需要进一步进行排查。

二、关于设备出现异常振动的原因

（一）转子热弯曲

设备在运行过程中由于长时间处于工作状态，必然会造成一定的影响继而给汽轮机的稳定运行带来不利。汽轮机组出现转子热弯曲的原因非常多，最常见的一种情况就是设备在运转过程中，转子因长期运转而出现高温情况继而引发应力问题、设备气缸内出现进水的情况、汽缸中进入了低温空气与高温气缸产生摩擦、中心孔进油、发电机转子的冷却差异性较大，所有这些不利因素都会造成转子热弯曲的情况。一旦转子出现弯曲变化则很容易导致转轮机组出现异常振动。转子热弯曲所带来的影响有可能是临时的也有可能是长效的，虽然其危害性不同，但都是因为转子质量偏心导致旋转矢量激振力的出现。

轴弯曲会导致转子两端出现锥形运动，继而导致轴向产生较大的工频振动。在转轴出现弯曲的情况下，弯曲会在弹力和转子不平衡的情况下出现离心相位各有不同，它们彼此之间会相互作用并相互抵消[3]。当达到一定的转速条件下，转轴的振幅会逐渐减小，继而形成“凹谷”相撞的情况，这与因转子不平衡而导致的动力振动特征具有较大的差异性。当不平衡值超出弯曲作用力，则振幅的减少量处于临界转速以下。而当不平衡值低于弯曲作用力，则振幅的减少量处于临界转速以上。

（二）气流激振

当汽轮机所承载的负荷超出一定的限定值，机组轴就会发生剧烈的振动;振动的频率将会与高压状态下的转子的临界转速一致;通常情況下出现气流激振的位置都在高压转子的位置。尤其是大型汽轮机设备机组中，气体会在叶片末端造成紊乱，也会引起气流激振的情况。而当叶片所承受的气流冲击处于不均匀的状态也会出现此类问题。

（三）油膜震荡

油膜处于高速运转的状态下，汽轮机的转子逐步失去稳定性。转子的旋转不仅需要以轴线为中心旋转，同时也需要围绕着一定的平衡点进行涡动，这很容易造成油膜震荡。而出现半速涡动则主要表现为当轴线的涡动频率处于转子转速的一半条件下，当其转速与转子临界速度一致时就会出现共振的情况继而引发是设备的振动。

（四）摩擦振动

1.转子热弯曲在运行中产生了新的力，导致原有的力平衡被打破。此时振动信号的主频率仍是工作频率，但受到外部因素的影响，导致频率出现差异，甚至在波形呈现时表现出“削顶”的情况。

2.出现摩擦振动时，振幅和相位之间都会出现波动，波动的持续时间较长。摩擦力的大小也会导致温度的不同，继而影响温度的均匀性。某一局部位置过热引起转子热弯曲的问题，导致一个新的不平衡力被应用于转子上，产生了振动。

三、关于异常振动的解决措施

（一）转子热弯曲

针对该问题的解决方案主要以更新全新的转子为主，继而降低因其所引发的振动。

（二）气流激振

在判断气流激振问题时，应当结合气流激振过程中的特征。通过跟踪振动过程，分析设备机组在运行过程中出现的振动表现以及在满负荷状态下数据状况。通过数字图标的方式进行分析比对，了解不同条件下的曲线的变化。通过不同状态下的工作运行情况了解出现气流激振时机组的状态，从而采取降低负荷变化频率，避免产生气流激振的方式来改变设备出现振动的情况[4]。

（三）油膜振荡

1.增加轴瓦比压;

2.减少轴瓦上顶部的间隙距离并增加上轴瓦的轴承合金的宽度;

3.减少轴颈和轴瓦彼此之间的接触角度，将其控制在一个更加科学的范围内;

4.降低润滑油的动力黏度;

5.将转子之间存在的不平衡力控制在最小范围。

（四）摩擦振动

在进行日常检修和维修的过程中，工作人员需要着重留意机组在运行作业过程中是否存在摩擦的情况，如果发现异响则应当及时进行判断并对出现异响的零部件进行更换或是维修，避免因零部件之间的摩擦导致汽轮机出现摩擦振动。

四、结束语

火力发电设备在长期运行的状态下出现故障的情况是非常常见的，作为火电厂的工作人员就要做好日常的检修和维修工作，以达到将损失减到最低的目标。目前我国的电力供应需求不断增加，火力发电承担着绝大部分的电力供应，所以火力发电的设备的运转是否良好对于企业的正常运转具有非常重要的意义。所以作为设备的维修和检修人员必须充分地了解汽轮机的故障情况和原因，才能够更好地展开工作，确保设备能够正常稳定的运转，保障电力供应的稳定性。

参考文献

[1]姜永超.火力发电厂汽轮机常见故障分析及解决措施[J].设备管理与维修，2021（24）：58-59.

[2]王永明，曹江华，葛恒春，朱逸夫.火电厂汽轮机运行异常振动原因分析与处理措施研究[J].科技与创新，2020（19）：146-147.

[3]高尚超.浅析火电厂汽轮机异常振动的原因及改善措施[J].科学技术创新，2020（09）：32-33.

[4]李宽宽.火电厂汽轮机异常振动故障排查技术探索[J].中国设备工程，2020（03）：153-155.