汽轮机振动异常原因分析及处理对策
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[摘 要]汽轮发电机组的振动大小，是评价机组运行可靠性的重要指标。对转动机械来说，微小的振动是不可避免的，但是机组转动中振幅比原有水平增大，特别是增大到超过允许标准的振动，就是异常振动。异常振动会导致机组运行的安全性。
中图分类号：TQ113.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0076-01
前言：汽轮发电机组振动异常对热电厂作业来说是一个非常常见的问题，同时汽轮机振动情况也与安装的质量好坏密切相关。这类问题产生的原因当然有很多方面，其中包括制造、安装、运行水平、检修等有着很直接的关系。本文则着重从汽轮机的制造安装和检修几个过程中产生的异常情况进行分析。
一、汽轮机概述
汽轮机又被称为蒸汽透平，是一种可以将蒸汽热能转换成机械能的旋转式动力机械设备。其常被作为发电机组使用，有时也被当做压缩机、风机等的驱动装置使用。
1.工作原理。汽轮机的具体工作原理是当来自于锅炉中的蒸汽进入到汽轮机以后，蒸汽会按照一定次序经过机组内的喷嘴和动叶，同时将蒸汽本身的热能逐步转化为供汽轮机转子旋转的机械能。
2.结构部件及配套设备。汽轮机通常都是由两大部分组成，一部分是转动部分，即转子，主要部件有联轴器、叶轮、主轴以及动叶片等；另一部分是静止部分，即静子，具体部件包括汽缸、轴承、隔板、汽封、静叶栅以及进汽部分等。由于汽轮机一般都是在高温和高压的条件下以较高的转速进行工作的，所以其属于精密类重型机械设备，与之配套的设备主要有锅炉、发电机、加热器、凝汽装置以及泵等。
3.汽轮机的特点。与传统的往复式蒸汽机相比较，汽轮机具有蒸汽流动速度高、连续性好、单位面积中所能经过的蒸汽流量大等优点，所以其能够发出的功率要远远大于往复式蒸汽机。对于大功率的汽轮机来讲，可采用较高的蒸汽温度和压力，故此其热效率也相对较高。自汽轮机问世以来，很多专家学者都将研究的重点放在提高汽轮机的安全性、可靠性以及耐用性等方面上。伴随着科技水平的不断提高，现如今的汽轮机在整体性能已经非常优良，并且已成为各大热电厂中重要的发电机组。
二、 汽轮机发生振动的原因
1. 机组在运行中中心不正引起的振动
1.1 汽轮机启机过程中，若暖机时间不够，升速或者加负荷过快，将引起气缸受热膨胀不均匀，或者滑销系统有卡涩，使气缸不能自由膨胀，将导致气缸相对于转子发生歪斜，机组产生不正常的位移，发生过大振动。
1.2 机组在运行当中如真空下降，将引起排气温度过高，后轴承上抬，破坏机组的中心，引起振动。
1.3 机组在进汽温度超过设计规范的条件下运行。将使胀差和汽缸变形增加，这样会造成机组中心移动超过允许的限度，引起振动。
1.4 间隙振荡。当转子因某种原因与汽缸不同心时，可能产生间隙振荡，造成机组振动值升高。
1.5转子热弯曲产生
转子热变形引发的振动特征是一倍频振幅的增加与转子温度和蒸汽参数有密切关系，大都发生在机组冷态起机定速后带负荷阶段，此时转子温度逐渐升高，材质内应力释放引起转子热变形，一倍频振动增大，同时可能伴随相位变化。当弯曲的作用大于不平衡量时，振幅的减小发生在临界转速以上。
1.6.摩擦振动
摩擦振动的特征：一是由于转子热弯曲将产生新的不平衡力，因此振动信号的主频仍为工频。但是由于受到冲击和一些非线性因数的影响，可能会出现少量分频、倍频和高频分量，有时波形存在“削顶”现象。二是发生摩擦时，振动的幅值和相位都具有波动特性，波动持续时间可能比较长。涡动等现象，但实际有影响的主要是转子热弯曲。由于重摩擦侧温度高于轻摩擦侧，导致转子径向截面上温度不均匀，局部加热造成转子热弯曲，产生一个新的不平衡力作用到转子上引起振动
三.震动故障解决措施
1. 机组运行中产生的振动
如果汽轮机在正常运行中出现振动加剧的情况，应对汽轮机内部发出的声音进行仔细倾听，并加强对蒸汽参数、气缸温度、真空值、轴承温度、轴向位移以及油温和油压等的监视，找出具体原因后，采取相应的措施予以解决；
如果汽轮机在启动升速或是带负荷运转的过程中出现剧烈震动，并且能够清楚地听到通流或轴封位置有摩擦声时，必须立即进行停机检查。若仅是振动稍大，则可通过降低转速或负荷的方法予以解决，直到振动恢复正常为止，同时应保持在这一转速及负荷下运行一段时间后，再进行提速或增大负荷。若是这样仍无法完全消除振动的话，必须立即进行停机直至查明原因并解决后方可开机运行。
如果汽轮机在正常运行过程中出现异响或是非正常振动，应当先采取降低负荷的方法看能否完全消除振动和异响，若是能够消除则表明机组本身无异常。要是振动过于强烈并伴随有金属摩擦声，必须采取破坏真空紧急停机，否则很容易引起严重事故。
2.针对转子热变形的故障处理就是更换新的转子以减低机组异常振动，没有了振动力的产生机组也就不会出现异常振动。
3.平时定时对汽轮机组进行维护，并对留意是否存在不和谐的机件摩擦声，确保及时发现问题并对相应机件进行维修或更换，避免因摩擦振动引起的机组运行故障。
4.通过控制机组运行中干扰力的产生。主要是维持转子运行过程中速度和油膜的粘度保持正比关系，避免大的扰动里将油膜破坏，从而杜绝发生低频振动。其归纳为以下几种具体措施：
通过对机组中高低压转子动平衡测试，已经在线调整机组中心位置，保证机组旋转部分的良好转动性能，从而降低振动；增加机组对轮之间连接的刚度，避免机组负荷变化而产生的冲击，通过改进机组对轮连接时紧固的方式方法，采用长伸长量螺栓同时紧固时采用电动液压扳手进行反复转圈紧固，保证对轮连接强度，避免运行中振动导致框量的产生；遇到机组大修的情况可反复调整高中压转子动静部分的间隙，务必使其保持一致，从而可以有效的减小气流冲击作用，使气流对转子各个方向的作用效果相同，从而不会产生扰动力，保持转子的平稳运转。
5.利用传感器进行有效的保护。汽轮机振动监视和保护系统以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就显得更加重要，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。
四 .结论
汽轮机组的异常振动不仅危害机组，甚至会影响整个发电系统，造成无法正常供电。因此，我们要用科学合理的方法避免或减小异常振动。在接收机组之前，应该进行严格的测试机组振动情况。生产运行过程中，对振动检测要做到制度化、经常化，严格监控和控制机组的异常振动，对机组振动的原因要进行科学分析。
参考文献
[1]柏昌毅.某电厂汽轮机本体安装中关键问题及解决办法[J].工业设计.2011.08.
[2]施维新.汽轮发电机组振动及事故.北京：中国电力出版社.1998.10.