加強對汽輪機異常振動的控制確保汽輪機組安全運行

加強對汽輪機異常振動的控制確保汽輪機組安全運行摘要：汽輪機作為火力發(fā)電廠三大主機之一，其平安穩(wěn)定運行是保障電力供應(yīng)的基礎(chǔ)。汽輪機牢靠運行很大程度上取決于機組的振動狀態(tài)。本文針對汽輪機在運行時產(chǎn)生振動的常見緣由進行分析，制定出相應(yīng)的防范措施，保障汽輪機組穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：汽輪機；振動緣由；防護措施

一、汽輪機振動緣由的危害

汽輪機組結(jié)構(gòu)特別簡單，它由汽輪機轉(zhuǎn)子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子和勵磁機轉(zhuǎn)子組成。汽輪機組是在振動狀態(tài)下工作的，其振動值的大小會直接影響汽輪機的平安運行。當(dāng)振動超過某一限值時，輕者噪音增大，影響轉(zhuǎn)子及其零部件的使用壽命；重者動靜部分發(fā)生摩擦，損壞零部件，甚至造成整臺機組毀壞嚴(yán)峻影響電廠平安穩(wěn)定運行。

汽輪發(fā)電機組振動特別時可能引起的危害和嚴(yán)峻后果如下：

1、機組部件連接處松動，地腳螺絲松動、斷裂；2、機座(臺板)二次澆灌體松動，基礎(chǔ)產(chǎn)

生裂縫；3、汽輪機葉片應(yīng)力過高而疲憊折斷；4、危機保安器發(fā)生誤動作；5、通流部分的軸封裝置發(fā)生摩擦或磨損，嚴(yán)峻時可能因此引起主軸的彎曲；6、滑銷磨損，滑銷嚴(yán)峻磨損時，還會影響機組的正常熱膨脹，從而進一步引起更嚴(yán)峻的事故；7、軸瓦烏金裂開，緊固螺釘松脫、斷裂；8、發(fā)電機轉(zhuǎn)子護環(huán)松弛磨損，芯環(huán)破損，電氣絕緣磨破，始終造成接地或短路；9、勵磁機整流子及其碳刷磨損加劇等。

二、汽輪機振動緣由的機理分析

（一）設(shè)計緣由

軸承選型不合理，造成軸承工作穩(wěn)定性差，因此產(chǎn)生油膜振蕩引起汽輪機組的振動；結(jié)構(gòu)設(shè)計剛度不夠，發(fā)電機轉(zhuǎn)子進入熱態(tài)時產(chǎn)生不平衡或支撐力剛度變化從而引起振動；隨熱態(tài)負(fù)荷的增加、各軸瓦振動急劇爬升也可能引起汽輪機組振動。以上都是設(shè)計考慮不當(dāng)所造成。

（二）制造緣由

1、轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的振動；2、聯(lián)軸器的加工不精確；3、轉(zhuǎn)子制造缺陷產(chǎn)生的振動；4、其他緣由。

（三）安裝和檢修緣由

1、軸承標(biāo)高不合理；2、轉(zhuǎn)子中心不正：1.轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度；2.軸系連接的同心度和平直度；3.軸承標(biāo)高；3、軸承特性；4、滑銷系統(tǒng)；5、摩擦引起振動；6、轉(zhuǎn)子結(jié)垢；7、轉(zhuǎn)子中心孔。

（四）運行緣由

機組的振動除了與上面的各方面因素有關(guān)外，還與機組的運行狀況存在很大的關(guān)系。

1、機組膨脹；2、汽缸的上下溫差過大；3、真空下降；4、軸封供汽帶水；5、軸

承潤滑；6、發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流；7、斷葉片。

（五）特別振動的緣由有以下幾個方面，汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動等。

1.汽流激振現(xiàn)象與故障排解

汽流激振有兩個主要特征：一是應(yīng)當(dāng)消失較大量值的低頻重量；二是振動的增大受運行

參數(shù)的影響明顯，如負(fù)荷，且增大應(yīng)當(dāng)呈突發(fā)性。其緣由主要是由于葉片受不均衡的氣體來

流沖擊就會發(fā)生汽流激振；對于大型機組，由于末級較長，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊

亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。針對汽輪機組汽流激振的特

征，其故障分析要通過長時間（一年以上）記錄每次機組振動的數(shù)據(jù)，連同機組滿負(fù)荷時的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀看曲線的變化趨勢和范圍。通過轉(zhuǎn)變升降負(fù)荷速率，從5T/h到50/h的給水量逐一變化的過程，觀看曲線變化狀況。通過轉(zhuǎn)變汽輪機不同負(fù)荷時高壓調(diào)速汽門重調(diào)特性，消退氣流激振。簡潔的說就是確定機組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采納減低負(fù)荷變化率和避開產(chǎn)生汽流激振的負(fù)荷范圍的方式來避開汽流激振的產(chǎn)生。

2轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機組特別振動特征、緣由及排解

轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有親密關(guān)系，大都發(fā)生在機組冷態(tài)啟機定速后帶負(fù)荷階段，此時轉(zhuǎn)子溫度漸漸上升，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動增大，同時可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機組特別振動。轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機理相同，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都會產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會使兩端產(chǎn)生錐形運動，因而在軸向還會產(chǎn)生較大的工頻振動。另外，轉(zhuǎn)軸彎曲時，由于彎曲產(chǎn)生的彈力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會有所抵消，轉(zhuǎn)軸的振幅在某個轉(zhuǎn)速下會有所減小，即在某個轉(zhuǎn)速上，轉(zhuǎn)軸的振幅會產(chǎn)生一個“凹谷”，這點與不平衡轉(zhuǎn)子動力特性有所不同。當(dāng)彎曲的作用小于不衡量時，振幅的削減發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下；當(dāng)彎曲作用大于不平衡量時，振幅的削減就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。針對轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機組特別振動。沒有了振動力的產(chǎn)生氣組也就不會消失特別振動。

1.3摩擦振動的特征、緣由與排解

摩擦振動的特征：一是由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動信號的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會消失少量分頻、倍頻和高頻重量，有時波形存在“削頂”現(xiàn)象。二是發(fā)生摩擦?xí)r，振動的幅值和相位都具有波動特性，波動持續(xù)時間可能比較長。摩擦嚴(yán)峻時，幅值和相位不再波動，振幅會急劇增大。三是降速過臨界時的振動一般較正常升速時大，停機后轉(zhuǎn)子靜止時，測量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動的機理：對汽輪機轉(zhuǎn)