汽轮机异常振动的分析和治理

汽轮机异常振动的分析和治理

摘要：随着科学技术与社会经济的快速发展与不断完善，为我国电厂行业可持

续发展创造了便利条件，同时也对汽轮机异常振动分析与排除提出了更高要求。

汽轮机作为发电系统的重要组成部分，直接影响着整个系统运行的稳定性与安全性，我国与社会各界也一直重视有关汽轮机异常振动分析与排除方法问题，我国

政府出台了相关政策，为电厂工作提供了指引。在科学技术与信息技术不断发展

的时代背景下，汽轮机自动控制系统是越来越成熟，但是在运行中也存在一定故

障问题。基于此，文章从多个角度就汽轮机异常振动分析与排除方法进行深入分析，以此为相关人员提供参考和借鉴。

关键词：电厂；汽轮机；振动分析；治理

引言

汽轮机作为重要的能量转换动力机械，在日常运行中故障最为明显的表现就是异常振动。造成汽轮机异常振动的原因种类繁多，对于故障分析需要极强的专业性，有效应对汽轮机的

异常振动，做好故障原因分析与应对，能够确保汽轮机设备的正常运行。

1汽轮发电机工作原理

汽轮发电机异常振动在发电厂故障中属于较为常见的故障。对于这一故障，故障原因进

行检查分析和论证，将发电厂的维护改造创新应用在汽轮机异常震动上，这对于发电系统的

稳定运行具有非常重要的意义。围绕汽轮机异常产生的原因展开分析，并根据各类原因找到

相应的预防对策汽轮发电机组中的汽轮机是一种可以将蒸汽）行机械动能转换的机械设备。

在发电机组中，汽轮机属于重要设备组成之一，在运行中有时会被当做压缩机和驱动装置予

以运用。按照汽轮机的功能原理进行分析，当蒸汽进入锅炉之后，蒸汽会按照一定次序从机

组中的动叶中，同时释放蒸汽本身的热能加以转化，最终产生机械能在汽轮机的转子旋转的

过程中产生，带动发电机转子旋转切割磁力，使电能源源不断地产生。

2汽轮机异常的原因分析

2.1汽轮机持续运行导致的振动

汽轮机在运行过程中可能会出现缸胀不均匀、油系统温度下降、蒸汽质量下降和真空度

下降等现象，这些都会导致汽轮机的异常振动。例如，运行过程中振动值处于合格数值范围

内的汽轮机，经历过停机大修再次重启初期，汽轮机一号轴承附近振动数值开始上升，但随

着功率提升振动逐渐恢复正常，这种振动就是受蒸汽品质的影响造成的激振。在小流量工况下，流场不稳定可能产生与转速频率不成倍数的多种频率激振力，这种激振力会使得调频合

格的叶片也产生比较大的动应力。如果叶片和流通部件存在结垢，那么汽流不均匀引起的激

振力将进一步增大。

2.2气流激振引起的异常振动

汽轮机的内部结构十分复杂，尤其其运行环境要求极高，从实践情况来分析，造成异常

振动的原因有很多，也就是说任何一个因素都可能导致异常振动，当然也可能是多种因素相

互作用的结果，主要包括受到机械或者人为因素的损伤、操作失误或者后期管理维护不当等

多方面因素造成裸导体和汇流失去平衡性，使得整个汽轮机功率运行出现问题，从而影响整

个发电系统运行的稳定性与安全性。对于大型的额汽轮机机组来说，经常由于设置运行参数

不合理导致振动问题，这种原因发生的振动是最普遍的，汽轮机如果出现振动运行时，会影

响到其他原动机出现故障。一般来说，汽轮机是由几台机组并联运行的，也就是说如果其中

一台机组出现故障问题，就会影响到其他机组的运行稳定性。常见的由于运行参数不合理造

成的振动是由于设置不合理导致的汽轮机发生激振，也或者是由于配气方式错误导致汽轮机

轴承稳定性降低。

2.3转子质量不平衡

机组运行中叶片的脱落与磨损、腐蚀等现象使得转子的质量不均匀，这种不均匀会使得

转子受到离心力的冲击发生振动；转子发生弯曲也会引起振动，主要是由于转子弯曲后引起

了汽轮机内部组件的摩擦，该种振动与转子质量不均匀受到离心力冲击之后所引起的振动相

类似，但是也有不同，这种振动最典型的表现是轴向振动，当转子的转动速度超出了临界的

转速时，转子的轴向振动效果更为明显；汽轮机转子油膜不稳定或者是受到其他外力作用遭

到破坏等，也会引起振动，主要是油膜在遭到破坏以后，使得轴瓦乌金烧毁形成轴颈的弯曲；汽轮机内部各组件之间发生摩擦会引起振动，主要是动叶片与静叶片之间的摩擦、通流部分

间隙与安装的处理不当等的摩擦引起的振动；水冲击也会引起振动，这种冲击会造成转子轴

向推力与扭力之间的不平衡，产生剧烈振动。

3汽轮机常见异常振动的治理对策

3.1气流激振现象的应对方法

不同的振动原因所引发的异常振动，处理方法也不尽相同。针对汽轮机振现象，需要结

合汽轮机具体振动特征，对气流激振现象进行跟踪、记录、分析。首先需要分析汽轮机的振

动数据，通过对收集的数据制作相应的振动曲线图，观察汽轮机在运行过程中的振动变化规律，包括振动变化趋势和范围，从而确定汽轮机气流激振现象原因，采取针对性的解决措施。细化控制汽轮机的负荷变化，根据汽轮机的运行状态调节进汽阀开度，快速越过或避开汽流

激振的负荷范围，是消除气流激振的有效办法。

3.2转子热的振动检修处理

汽轮机是在蒸汽环境下进行工作的，针对汽轮机运转声响大的问题，应该进行停车检查，维修人员应该对松动部件进行紧固处理。由于汽轮机长时间在高温高压环境下运转，转子是

汽轮机的关键部件，直接影响着汽轮机的运行状况，因此必须重点加强对转子的维修检查，

一个细微的故障也可能给汽轮机运行带来安全隐患。做好汽轮机常见故障的处理方法和检修

管理工作，检查汽轮机部件的高温程度，避免转子的热振动现象，不仅可以降低汽轮机发生

故障的几率，还可以保证发电系统的安全运行。

3.3优化机组保护

汽轮机运行过程中，安装相应的振动监视装置和保护系统，并建立信号报警与控制系统，构成了保护汽轮机安全高效运行的基础设备。另外，机组应该安装振动保护的相关设施，当

汽轮机的振动超过了既定的安全范围时，就会发出脉冲信号驱动该装置保护机组电路，自动

关闭主汽门，并发出报警信号通知相关技术人员，可以实现对机组的有效保护。但是，近年

来随着机组容量的增大，导致对于汽轮机的监视与保护装置提出了更高的要求，需要这些装

置具有更高的安全性与可靠性，来进行汽轮机振动的监视与保护。

3.4油膜振动检修

为了防止油膜引起的汽轮机异常振动问题，就需要使汽轮机中的转子和轴承之间可以协

调运转。尤其是在汽轮机启停和运行过程中，必须严格依照相关要求和规定进行操作，并且

对汽轮机运行状况进行记录，并且应该及时更换蓄电池给足油量，此外，油膜是汽轮机的关