350MW机组汽轮机异常振动的原因和处理

350MW机组汽轮机异常振动的原因和处理

发表时间：2019-07-16T13:19:31.000Z 来源：《电力设备》2019年第6期作者：付奕瑄

[导读] 摘要：汽轮机发电机组是电力发电中的关键设备，其工作正常和稳定与否，对整个发电生产有着非常大的影响。

（呼和浩特热电厂内蒙古呼和浩特 010080）

摘要：汽轮机发电机组是电力发电中的关键设备，其工作正常和稳定与否，对整个发电生产有着非常大的影响。本文探讨了350MW机组汽轮机异常振动的原因和处理措施。

关键词：汽轮机；异常振动原因；处理措施

前言：汽轮机是发电过程中的重要设备，在其工作的过程中，由于各种因素的影响，其极容易出现振动的现象，其对机组的危害较大。因此，为了有效避免振动现象的出现，应分析清楚振动产生的原因，然后采用针对性的措施，以此来有效避免振动的出现。

1 机组概况

我厂有2台350MW供热机组，汽轮机采用哈尔滨有限责任公司制造的CZK350/320-24.2/0.4/566/566型超临界、中间再热、单轴、双缸双排汽、直接空冷、采暖供热抽汽式汽轮发电机组。该机组经过一段时间的使用之后，汽轮机组出现了振动异常的问题，严重影响了机组的安全可靠运行。

2 分析汽轮机异常振动原因的必要性

汽轮机组是电厂中发电机组的重要组成部分，也担负着电厂发电任务的重点。因此汽轮机组的运行时间较长，关键的运行零部位也由于长时间的运作磨损严重，造成汽轮机组经常出现故障，而这些时常出现的故障也严重影响着发电机组的正常运作。在汽轮机组的多种故障中，汽轮机组的异常振动算是较为复杂的故障之一。造成汽轮机组异常振动的原因是多方面的，跟机体有关的任何一个设备或媒介都有可能是引起汽轮机组振动的原因所在，所以分析汽轮机异常振动的原因是解决异常振动的前提，只有查明原因后才能“对症下药”。

3 汽轮机振动的危害

3.1 机组经济性降低

汽轮机属于热能动力机械，其发电机组所产生的热经济性越高，则会使电厂的效率提高，因此，提高汽轮机组的热经济性是当前电力部门的重要课题之一，汽轮机在工作中，汽封间隙小则会提高机组的热经济性，反之，则会降低机组的热经济性，但其汽封间隙的大小直接取决于机组的振动情况，若振动过大，则会使汽封间隙过大，从而导致机组的热经济性降低。

3.2 使机组动静部分及支撑部件产生损坏

机组由若干个不同的部件组成，如端部的轴封、隔板汽封、叶片、围带、叶轮、轴瓦等，一旦机组发生强烈的振动，则会导致部分的部件受损，严重时会直接碎裂，导致停机事故发生。

3.3 使各连接部件松动

机组发生过大振动，使机组相连接的轴承、轴承座、主油泵、蜗轮、蜗杆、活动式联轴器、凝汽器及发电机冷却器的管道等发生共振，引起法兰连接螺栓振动，地脚螺栓断裂，从而造成重大事故。

3.4 直接或间接造成设备事故

若汽轮机组在振动过大时，会导致机组上一些仪表的工作无法正常工作，在振动下发生误动作，导致停机事故的发生。同时发电机的铁芯也会在振动下导致绝缘受到破坏，从而在发动机运行时引起铁芯温度过高而导致烧毁，或绕组间在没有绝缘的情况下发生短路。

4 汽轮机异常振动原因

4.1油膜振荡

在汽轮机中，若油膜上的汽轮机转子旋转速度过快，则将直接破坏转子原本的平衡性和稳定性。特别是汽轮机转子在旋转过程中与轴线及平衡点涡动等均有着十分紧密的关系，因此一旦转子失去平衡性，将导致油膜出现振荡的情况，从而导致汽轮机出现振动异常。一般情况下，一半的转子转速是轴线的涡动频率，但如果当轴线涡动频率加快，与转子转速持平，则涡动效果将会得到明显提升，由此出现剧烈振荡。

4.2 气流激振

气流激振在许多汽轮机组异常震动中较为常见，通常情况下，出现气流激振主要有以下三个原因：一是汽轮机组承受的符合会超过特定值，引起汽轮机轴剧烈震动；二是气流激振产生的振动频率与高压下转子的振动频率一致；三是由于在高压转子段末级时间过长，气体在叶片末端发生紊乱或叶片受到的气流冲击不够均匀。

4.3 转子热变形

机组转子热变形原因很多，如转子自身热应力、运行中气缸进水、进冷空气及动静摩擦、中心孔进油、发电机转子冷却不均匀等。在机组冷态启机定速后的带负荷阶段，此时转子温度逐渐升高，而材质内应力的释放会引起转子的热变形，带来一倍频振动的增大，当然同时也有可能伴随着相位的变化。因此，导致转子弯曲变形，从而形成汽轮机组的异常振动。

4.4 摩擦振动

汽轮机的摩擦振动通常是由于转动部分的叶栅、叶轮、主轴和联轴器等部件在长期运行的过程中，由于受到作用力及在高温条件下发生热弯曲破坏了初始的平衡状态，从而产生异常振动，但此时汽轮机的振动信号的主频仍然是工频。然而，由于转子受到冲击及其它非线性因素的影响，经常会出现一些分频、倍频及高频分量，有时甚至还会产生波形的削顶现象。当汽轮机转子发生摩擦振动时，振动的频率和幅值同样具有波动的特性，如果摩擦振动的持续时间较长还会引发涡动现象。

5 汽轮机异常振动的处理措施

5.1 转子受热弯曲处理措施

汽轮机在工作一段时间后，转子由于热力的作用发生了弯曲，这将会影响汽轮机的工作状态。因此，在转子因人力的作用下发生弯曲后，需马上更换新的转子，这样汽轮机发生振动故障随之也就解决了，从而保证了汽轮机的正常工作状态。

也就是说，为了能有效减少汽轮机出现故障的可能，既要保证设备安装工艺的精良，又要确保技术人员有着丰富的实践经验，从各个角度着手，严格控制设备的运行和安装，才能确保设施设备能正常运行，也给电厂的稳定供电提供了保障。当故障发生时，工作人员不能

手忙脚乱，需详细检查事故的位置，认真分析其原因，并采取正确的措施，日常的保养和检修，同时还要做好记录，不断的总结，尽可能减少故障的出现。

5.2 气流激振处理措施

汽轮机组发生气流激振故障时，这个故障是不能立刻解决，其需要一段时间对气流激振的数据进行记录，然后用图表的形式展现出来，并通过对图表的观察，分析其中的内在规律，从而找到相关的处理措施。

5.3 油膜震荡处理措施

油膜震荡问题的处理方法较为多样，就目前而言，我国对该问题的处理主要依赖于以下方面：1）为了有效控制油膜振动，可适当增加轴瓦比压；2）通过缩小轴瓦顶部间隙，增加上轴瓦轴承合金宽度，降低振动频率同样可解决油膜震荡问题；3）适当减少轴瓦和轴颈间的接触角，可有效减少震动现象；4）使用粘度较小的润滑油，可使轴受力单一，避免复合力造成轴重心变化，从而减少振动；5）利用平衡力原理，消除设备运行中存在的不平衡力，可有效降低油膜震荡发生的概率。

5.4 利用传感器进行有效的保护

汽轮机振动监视和保护系统及由其所组成的信号报警系统和保护控制系统，是保护汽轮机安全运行的重要设备。机组应装设振动保护装置，当振动超过极限值时，发出脉冲信号去驱动保护控制电路，自动关闭主汽门，实行紧急停机，并通知工作人员，以保护机组安全。随着机组容量的增大，汽轮机安全监视和保护显得更为重要，同时对汽轮机的安全监视和保护装置动作的准确性和可靠性也提出了更高的要求。

5.5 排除故障应注意的问题

汽轮机异常振动属于一种常见的故障，在进行此故障排除时，要对其故障进行分析，对整个机组进行详细的维修记录的查看，检查每个零部件，看是否只需对旧部件进行更换。另外，导致汽轮机异常振动的因素较多，也较为复杂，若没有对故障位置进行确定的认识前不要贸然的进行拆机，这时要请专业人员进行检查，从而保证机组的安全。同时，总结这样的经验并经常性的应用到工作中去。

结语

综上所述，汽轮机在电厂中，因其本身结构比较复杂，且经常需要面对特殊的工作环境，在长时间的运转下难免会出现振动异常等故障问题。如果无法及时排除和判断汽轮机振动故障，将会在很大程度上影响电厂的正常工作。因此，分析电厂汽轮机的振动异常及其处理措施显得尤为重要。

参考文献：

[1]胡海波.汽轮机组振动浅析[J].广西电力，2014（01）.

[2]李治中.关于汽轮机组异常振动的分析[J].科技风，2014（15）.

[3]马可.汽轮机振动异常的原因及解决对策[J].科技创新与应用，2013（11）.