摘要：文章针对火电厂运行中的关键设备之一汽轮机运行中容易出现的振动异常现象进行研究，分析汽轮机振动监测技术，以及火电厂汽轮机出现振动异常的原因进行分析，针对不同原因提出相应的振动异常解决方法以预防措施，提出汽轮机振动异常检测中的注意事项，以供参考。
关键词：火电厂；汽轮机；振动异常；故障判断
1引言
目前在我国正处于能源结构调整的阶段中，但是煤炭、石油等仍然是我国的主要能源形式，以发电为例，我国目前有超过半数的电能是通过以燃煤为主的火力发电形式生产的，所以火力发电厂在我国仍然占据电能生产的主导地位。在火电厂中，汽轮机是发电机组中的重要设备，其运行的稳定性直接决定着整个发电系统的稳定性，但是在实际的运行过程中，汽轮机容易出现振动异常等故障，此种故障类型占据汽轮机总故障的半数以上，所以需要研究其振动原因，并通过相应的振动检测技术对故障原因进行查找并制定故障处理方案进行故障排除，确保汽轮机的稳定运行。
2汽轮机振动监测技术分析
以某火电厂的660MW超临界机组为例，其汽轮机的形式为一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式直接空冷汽轮机，在此机组某日的运行过程中，机组处于空负荷的工况下两个轴瓦的振动幅值都处于正常状态下，但是随着机组运行时间的增长以及启停次数的增加，这两个轴瓦的振动幅值在不断增加，并且在半年多的时间之后，其振动幅值有原先的50μm增加到接近200μm，其振动幅值表现出明显的增加趋势。在多次对此机组进行振动数据的调取和曲线绘制与分析之后可知，在机组每次启动之后，随着启动次数的增加，其振动幅值也会有所上升，并且在通过临界转速区域时的增加现象更加明显，表现出随着机组启动次数增加而振动指标逐渐恶化的趋势。机组的冷态和热态启动时的振动幅值存在较大的差别，主要表现在停机过程中过临界振动幅值会比冷态启动的振动幅值大的多。根据对这两个轴瓦的振动频谱进行分析可知，主要的振动类型为工频振动，占据90%以上。汽轮机在带负荷之后的振动幅值和相位就逐渐趋于稳定。
3火力发电厂汽轮机振动异常的原因分析
3.1油膜振荡原因
在汽轮机的运行过程中，其发电机转子长时间处于高速的旋转状态中，轴颈若受到外界扰动力，使轴心位置产生位移，轴颈除了作自转外，还将绕起初平衡点涡动，如果此转子在油膜上进行此旋转过程，就会破坏其运行稳定性，当而且汽轮机运行中的转子与轴线以及平衡点涡动等因素都会对其稳定性产生影响，所以容易产生油膜振荡的问题，而且将轴线上轴颈的涡动频率为转子转速一半时的涡动现象称之为半速涡动。当转速升高到2倍一阶临界转速时，振动加剧，振幅增加，随着频率的增加，当其与转速出现重合现象时，就会大大增加半速涡动效用。
3.2气流汽流激振原因
汽流激振此原因主要产生于汽轮机高负荷运行的状态下，当其实际负荷超出了所规定的负荷上限时，轴振动问题会不断加剧，而且此问题也会出现在负荷低于规定负荷下限的状态下。在此形势状态下，处于高压或、再热中压转子的叶片会受到不均匀气体的来流冲击，从而产生严重的汽流激振问题，此问题容易发生在大型汽轮机组的末级叶片上以及机械设备的轴封过程中。现代大型汽轮机末级较长，气体在叶片末端膨胀产生流道紊乱也会造成汽流激振。
3.3转子热弯曲原因
转子发生热弯曲必然会造成汽轮机振动异常，而且振动特征中其振幅是呈几何倍数的增长态势，不仅如此，转子发生热变形的因素主要与转子的温度和蒸汽参数等有关系，但是在转子发生热弯曲之后汽轮机仍然能够正常运行，但是随着转子温度的不断上升，转子的热变形情况就会越来越严重，这也会改变转子的形状，导致汽轮机组就出现严重的振动异常现象，影响正常运行情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4解决汽轮机异常振动的对策
4.1油膜振荡的解决对策
由于油膜振荡而产生的汽轮机振动异常问题较为常见，且由于其引发原因不同可以采用不同的措施进行控制和解决，在实际的运行中通常可以采用以下方法：一是可以适当增高轴瓦比压；二是适当增加轴瓦合金厚度来减少轴瓦顶部的间隙；三是适当减小轴颈与轴瓦之间的接触角，将接触角控制在30°~40°的范围内；四是降低润滑油的动力黏度；五、通过调整处于不平衡状态的转子来解决油膜振荡问题；六、采用可倾瓦轴承。
4.2汽流激振的解决对策
对于汽流激振而引起的汽轮机振动异常的处理则较为复杂，通常在短时间内无法进行解决，需要对故障原因进行一段时间的观察和分析，对规定时间内的运行情况的相关数据进行记录和分析，然后通过图表的形式将汽流激振情况进行表现，通过这段时间内图表的变化情况来寻找汽流激振引起的振动异常的规律，然后在对其振动异常规律的查找中确定出相应的故障处理方法。
4.3转子热弯曲的解决对策
对于由于转子热弯曲而引起的汽轮机振动异常，则需要进行全新转子的更换。对于由热弯曲引起的转子摩擦等问题，应对摩擦情况进行调查分析，摩擦较为严重的构件进行更换或补焊处理。
4.4振动异常的预防措施
对汽轮机组的检查需要在汽轮机组的安装过程中就应检查和保证汽轮机组所用设备及其构件的自身质量，以及监督其安装过程，并对安装完成之后进行相应的轴承振动测量等检测工作，并可以在机组运行过程中，实时对机组振动情况进行检测，采用目前比较先进的在线检测措施，发现异常问题就及时报警并进行检查和处理，最大限度地降低事故发生概率。在汽轮机组中安装相应的轴承振动测量设备和大轴振动测量设备，在汽轮机的各个运行时段对其振动情况进行监视，而且设置相应的振动保护装置，一旦监测出相应的振动参数超出预定限值就会发出报警信号，并通过脉冲信号来实现保护控制电路的驱动，确保主汽门自动闭合来确保汽轮机组的安全性。
5查找汽轮机出现异常振动过程中需要注意的问题点
一旦汽轮机运行中出现振动异常的问题，在对其进行检查时，需要对振动的相位与频率之间的关系进行考虑，观察振动的稳定性，排除转子质量的你问题，其目的就是要保证振动相关参数测量结果的精准度。对振动异常所表现出的特征进行全面检查，然后在对原因进行确定之后才能进行针对性的检修。因此，为了提高汽轮机异常振动问题的处理效率，就需要按照以下步骤进行：首先是在振动异常故障出现之后，对故障情况进行全面了解和分析，并且对设备的记录情况进行查阅，针对故障零部件进行检查，并对可能出现故障的零部件进行更换，还要做好相应的记录。其次是对可能引起振动异常的各种因素进行一一排查，但是由于引起汽轮机振动异常的原因比较复杂，因此在故障原因排查时不要着急进行机组拆除，在对原因进行从易到难进行排查并大体确定问题部位之后再进行机组拆除。最后就是要提高技术人员的专业素质，不断总结振动异常故障的查找和处理经验，在发生故障时能够快速准确地判断故障情况并进行高效的解决。
6结语
火电厂汽轮机运行中出现振动异常是比较常见的故障类型，而且通常其内部其他类型的故障也会以振动异常的形式进行表现，这就需要掌握合理的振动异常诊断技术，并且对可能引发汽轮机振动异常的原因进行了解，一旦出现汽轮机振动异常的故障，就根据不同原因来进行诊断和排除，并且加强对汽轮机运行过程中的振动异常预防，提高技术人员的检修水平，确保汽轮机稳定和可靠运行，保证电力供应的稳定性。
参考文献：
[1] 王翔. 火电厂汽轮机异常振动原因及解决对策分析[J]. 工程技术：全文版, 2016(11):00108-00108.
[2] 黄永亮, 张晓旭. 对火力发电厂汽轮机振动异常的分析及其故障判断[J]. 黑龙江科学, 2017, 8(17):46-47.
[3] 陈斌. 火力发电厂汽轮机振动异常分析及故障判断[J]. 科技经济导刊, 2017(10):119-120.
论文作者:祝嘉鑫
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/17
标签：汽轮机论文; 异常论文; 转子论文; 机组论文; 故障论文; 原因论文; 火电厂论文; 《电力设备》2018年第26期论文;