汽轮机振动的原因分析及处理夏元峰

夏元峰

摘要：汽轮机振动在根本上是不能消除的，但是，可以采取各种有效措施，严格控制振动值。为了有效防止振动状况有所增大，汽轮机运行作业人员需要遵循操作规章制度，密切监视机组状况，以便于及时发现其中存在的问题。与此同时，检修人员还需要全面开展检修工作，防止在检修时，出现各种不良状况，以此保障检修整体质量，确保汽轮机运行的安全性与可靠性。

关键词：汽轮机振动；原因；处理

1汽轮机

1.1工作原理

汽轮机工作原理主要来源于锅炉内部的蒸汽进入汽轮机，然后蒸汽则会根据既定顺序，路过机组内部的喷嘴与动叶，并把蒸汽自身的热能量逐渐转化成供给汽轮机转子旋转的机械能量。

1.2结构部件

汽轮机一般主要包括转动部分与静止部分。其中，转动部分也就是转子，主要部件包括联轴器、叶轮、主轴、动叶片等等。而静止部分也就是静子，则涵盖了汽缸、轴承、进汽部分等等。因为汽轮机大多数情况时在高温、高压下，以高转速运转，因此，属于精密型重型机械设备。

2汽轮机机械振动故障的危害

2.1经济性降低

在实际运行时，汽封间隙与机组机械振动密切相关。而且一旦振动幅度或机组汽封间隙增大，就会直接威胁到机组的正常运行，导致机组经济性能明显降低。

2.2各部分被破坏

在汽轮机机组发生剧烈振动时，会产生严重摩擦，导致端部轴封与隔板位置被损伤。如果机械振动的程度较大，则会造成叶片与围带等各个部位应力不断增加，从而达到机组运行疲劳阶段，轴承位置振动过大，则会进一步导致乌金表面发生脱落和碎裂问题。

2.3连接部件出现松动

在汽轮机运行过程中，轴承、主油泵、蜗杆之间是相互连接的。然而，汽轮机可能会与其他管道形成共振，导致法兰连接螺栓发生剧烈振动，造成螺栓断裂，从而引发严重的安全事故，造成不必要的经济损失。

2.4引发了严重的设备事故

汽轮机机械振动幅度太大，会直接影响保安器与其自身的安全性能。而再加上误操作现象，则势必会引发安全事故，造成停机。甚至还会严重损坏线圈或铁心片，出现短路或断路问题。

3汽轮机异常振动的原因

3.1汽流激振现象造成的异常振动

当大型汽轮机在运行过程中出现异常振动问题时，首先应当分析是否是由汽流激振造成的故障问题。由于大型汽轮机的末级较长，当汽轮机在运行时极易出现叶片膨胀造成汽流流道紊乱的情况，从而造成汽流激振现象。汽流激振现象具有两个较为明显的特征：第一，当汽轮机出现汽流激振现象会出现较大值的低频分量；第二，运行参数会突然增大影响汽轮机的振动情况。在判断汽轮机是否出现汽流激振现象时，需要通过大量汽轮机振动记录信息进行判断，通过对汽轮机长时间的振动数据进行分析，可以有效判断汽轮机的汽流激振现象。

3.2转子热变形造成的异常振动

汽轮机在运行过程中会出现转子热变形造成的异常振动情况，需要工作人员对转子热变形的成因进行分析，尽可能避免汽轮机的异常振动情况。造成汽轮机转子热变形的原因有很多，主要原因包括：汽轮机运行引发转子热度过热、汽轮机气缸出现进水情况、气缸中进入冷空气与气缸造成摩擦、汽轮机中心孔进油、汽轮机发电机转子冷却温度出现差异，以上原因均能造成汽轮机转子热变形情况的发生。当转子由于温度过热出现变形问题时，会直接造成汽轮机的异常振动，由于转子热变形情况可能是临时危害，也可能是永久危害，需要工作人员对转子热变形的危害情况进行判断，避免转子热变形对汽轮机的正常运行造成过于严重的影响。

3.3摩擦造成的异常振动

汽轮机由于长时间运行，对各个零部件均会造成不同程度的摩擦损伤，当零部件的摩擦损害过于严重时，则会造成汽轮机的异常振动问题。汽轮机摩擦出现异常振动的特征如下：第一，转子热变形会对汽轮机造成不平衡力，使汽轮机的振动信号受到影响，会出现少量分频、倍频以及高频分量等现象；第二，当汽轮机发生摩擦时，汽轮机的振动会出现波动，波动的持续时间较长。而汽轮机摩擦过于严重时，汽轮机的振动幅度会大幅增加；第三，汽轮机在延缓运行过程中，下降速度超过临界点时，汽轮机的振动幅度会增大。当汽轮机停止转动后，汽轮机的测量轴会出现明显晃动。简而言之，汽轮机由于摩擦出现异常振动是由于摩擦致使汽轮机温度升高，局部温度过热造成转子热变形，产生不平衡力造成的异常振动。

4排除汽轮机异常振动的方法

4.1明确故障原因与位置

在汽轮机正常运行时，会收到温差热应力、气流作用力、叶片离心力等各种应力的同时性作用，以此推动汽轮运转。但是，受应力影响，汽轮机在运行过程中，势必会发生机械振动。为了确保振动处于控制范围内，汽轮机没有发生故障，必须全面掌控汽轮机出现机械振动时候的相关频率、规律、幅度等等，并经过一定的现场测试，充分了解汽轮机的运行状况，据此进一步判断汽轮机的机械振动故障。

4.2调整汽轮机运行状态

汽轮机在运行时，振幅会不断增加，应全方位监测汽轮机轴瓦温度、润滑油温度、汽缸温度、轴向位移量、真空度值、润滑油油压、蒸汽参数等等，实时观察汽轮机机械振动的具体情况，并监听其中的异常声音。而在机组带负荷或启动升速的时候，振动十分剧烈，应该停机做全面检查。而在振动频率较大的时候，应该适当调整转速，保证振动频率处于正常状态。

4.3实时监测汽轮机振动

在汽轮机正常运行过程中，振动规律、频率、幅度、声响异常，需要及时降低负荷，循序渐进地降低，消除振动性故障，对其运行参数进行全面监测。相关技术人员则可以通过监测获取数据，将其与标准比较分析，进一步判断其中是否存在振动异常现象，熟练掌握汽轮机的刚度极值点、共振条件、刚度范围，对其运行状态进行定期监测，全面做好预防措施。而在机组使用之前，应提前做好空载与负荷试运，合格之后，才能够投入使用。

4.4利用智能化监测装置

有效发挥智能化监测装置的作用，对汽轮机运行状态进行实时监测，避免发生机械振动故障。在监测时，遇到难度较大的区域，应适当安装传感器，以此监测汽轮机振动状态，并反映振动异常现象。另外，还需要科学合理安排技术人员，在发生机械振动故障的时候，应明确故障的具体位置，防止出现严重事故。

4.5进一步做好全面的保护措施

使用汽轮机可以在很大程度上节约能源，但是，因为汽轮机容量的不断增加，负荷也随之增加，运行可靠性与稳定性开始备受关注。出现振动现象是必然的，对此，可以采取一定措施，有效降低振动故障的发生频率，防止发生安全事故。通过智能化装置进行全方位监测，全面监测汽轮机的机械振动情况，反映出机组的正常运行状态，一旦出现异常，及时告警，利用自动化控制装置，在振动故障时，自动关闭电路与主汽门，自动停机，以此对汽轮机形成保护，再加上技术人员的积极配合，确保机组设备得以有序运转。

结束语

汽轮机是旋转式蒸汽动力装置，在运行过程中汽轮机会出现振动的情况，汽轮机是否处于正常运行状态可以由汽轮机的振动情况进行判断。如若汽轮机出现异常振动，则说明汽轮机由于长时间运行出现故障问题。造成汽轮机异常振动的原因较多，应当通过对汽轮机异常振动的原因进行分析，采取合理的解决措施，确保汽轮机能够正常运行。

参考文献

[1]颜牧.汽轮机常见故障和检修分析研究[J].能源技术与管理,2017,42(06):130-131+168.

[2]张松.汽轮机安装中振动原因与预防对策探析[J].建材与装饰,2017(46):211-212.

[3]李忠原.浅谈汽轮机振动原因分析[J].纳税,2017(30):168.

[4]朱皓凯.汽轮机振动故障的原因分析与处理[J].中国高新区,2017(19):116-117.