摘要：相关电力企业工作者需加强对汽轮机设备运行中，轴系振动异常情况的了解，并加强对相关故障知识的了解，一旦机械设备发生故障，可马上判断出原因，从而有针对性的解决问题，使电力供应稳定。
关键词：火力发电厂；汽轮机；振动异常；故障判断
火力发电厂中，大型汽轮机容易发生振动异常的故障。因此技术人员需采用相应的方法，及时、准确判断故障，并采取行之有效的措施，从而有效保障大型汽轮机的安全稳定运行。
一、火力发电厂汽轮机振动异常的原因分析
1油膜振荡引起汽轮机的异常
汽轮发电机转子在油膜上高速旋转，其稳定性很容易丢失，它的旋转过程密切与轴线联系，还与平衡点的涡动相联系，进而造成油膜振荡。油膜的楔形按油的平均流速带动轴绕轴瓦中心运动的现象称为油膜涡动，因其平均速度为轴颈圆周速度的一半，故又称为半速涡动。如果转速发生重合，半速涡动的效果就将被放大，产生了比较激烈的振动。油膜涡动产生后就不消失，随着工作转速的升高，其涡动频率也不断增强，振幅也不断增大，如果转子的转速继续升高到第一临界转速的2倍时，其涡动频率与一阶临界转速相同，产生共振，振幅突然骤增，振动非常剧烈，轴心轨迹突然变成扩散的不规则曲线，半频谐波振幅值就增加到接近或超过基频振幅，若继续提高转速，则转子的涡动频率保持不变，始终等于转子的一阶临界转速，这种现象称为油膜振荡。
2汽流的激振也很容易造成汽轮机的异常
一旦出现气流激振，表明汽轮机出现明显的故障：其一，汽轮机负荷一旦超过其中的负荷点，轴振迅速的增加，一旦负荷低于其中的负荷点，轴振迅速的降低；其二，强烈振动频率比高中压转子一阶临界转速可能要高、可能要低；其三，气流激振一般表现为正向涡动；其四，一般出现气流激振的位置在高中压转子进汽口侧，激振由叶片受到气流不均匀冲机而引起。
3转子热弯曲引起汽轮机的异常
转子出现热变形，很容易引起振动异常，因为此时振幅呈增长趋势，并且转子温度与蒸汽参数也会导致振动大，这类振动大部分发生在机组启动阶段，因为启动时，转子表面温度迅速升高，转子在热应力作用下发生热变形，使转子形状发生变化，导致转子质量中心与运动中心发生偏移。
4摩擦振动引起汽轮机的异常
摩擦振动的特征体现在两方面，一方面，转子发生热弯曲后，会出现新的不平衡力，但振动主频仍是工频；另一方面，振幅与相位都有波动，并且波动一直持续。
二、解决汽轮机异常振动相关措施分析
1频谱分析诊断法
频谱分析诊断法是目前火力发电厂对大型汽轮机故障诊断比较常用的一种方法，使用该方法对汽轮机进行故障诊断，主要通过使用可以直接反映振动频率下的功率谱，以及各频率谐波振动分量所产生的振幅相对应的幅值谱。技术人员通过使用专业的频谱检测仪，对自动生成的幅值谱进行直接观察，谱线的高度与频率分量振幅的大小直接显示。利用频谱分析的方法可以有效分解各信号中的频率成分，以此帮助技术人员准确识别振源。技术人员通过对高频段、中频段以及低频段进行分析，基本上可以了解汽轮机出现振动异常的部位，再通过频谱仪对工频、超谐波等进行采集和分析，可确定汽轮机振动异常是否与转子有关。如果判定确实是由转子出现故障而导致汽轮机出现振动异常，则超谐波、次谐波等频谱图，将直接反映出转子故障的范围与位置。对汽轮机各频段频率进行科学分析，由此可判断汽轮机中是否存在运行故障。
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在汽轮机中，各个振动零部件在运转时，一定会产生相应的振动，即会产生对应振动特征频率，如果转子或其它振动零部件失去平衡与稳定，则必定会产生工频振动，而在汽轮机叶片之间，气流通过时也会产生相应的频率；在受到冲击的情况下，汽轮机的零部件也会随之产生相应的振动频率，技术人员通过使用频谱分析诊断方式，通过对各个特征频率进行深入分析，即可基本掌握汽轮机各相关部件的具体振动情况，并由此完成故障诊断工作。譬如说，如果频谱仪显示汽轮机中出现丰富的谐波，则代表存在零部件松动的问题，而如果汽轮机频谱中出现了大量的分频，则代表汽轮机中存在严重的摩擦、气流激振等问题[3]。
2故障信号的处理
在火力发电厂中，大型汽轮机在产生振动异常等故障之前，必定会出现某些“信号”，而技术人员通过深入分析此类信号，便可在汽轮机出现故障之前，准确锁定其出现故障的位置，进而有效完成故障诊断工作。针对大型汽轮机在火力发电厂中，经常出现振动异常情况，目前在许多发电厂中，已经有技术人员尝试使用快速傅里叶变换，也就是FFT方法，对汽轮机振动异常进行故障诊断。所谓快速傅里叶变换就是通过计算机完成离散傅里叶的准确计算，并有效控制其所需的乘法次数，以此有效加快速度。除这种方法外，还可使用全息谱分析以及小波变化等故障信号处理。以小波变化为例，该种方法就是通过在时间域以及频率域中，对信号进行分析处理，从而有效判断故障位置和相关故障信息。相比其它的故障诊断方法，小波变化可以在各种时间区域和范围当中进行信号的分析，同时对噪声不敏感，可以准确捕捉有用信息。在分析故障信号时，技术人员只需将汽轮机在某一运行时段的频率信息提取出来，或将与汽轮机某一频率所对应的时间信息提取出来，通过深入分析带有时间以及频率分辨率的基函数，从而有效完成对汽轮机故障信号的分析处理。在之前给出的案例当中，虽然技术人员对膨胀差值保护逻辑优化之后，确实在一段时间内解决了汽轮机振动异常问题，但最近一段时间又出现了汽轮机异常振动问题。针对这一情况，技术人员通过使用小波变化与快速傅里叶变换的方法分析：此振动由于设备存在设计缺陷，加之操作人员操作不当引起。在准确判断汽轮机出现故障原因后，技术人员结合汽轮机的设计参数与以往运行情况，对机组启动参数与升速率进行调整，并优化真空，重新调整膨胀标准后，有效解决了汽轮机的故障问题。
3油膜振荡故障的解决对策
汽轮机运行过程中，极易出现油膜振荡，技术人员必须及时采取有效措施加以解决。面对油膜振荡问题，解决对策较多，如：增高轴瓦比压、减小轴瓦顶部间隙、增大轴瓦轴合金宽度、缩小轴颈与轴瓦之间的接触角，但接触角不得过小，必须控制在300—400。也可将润滑油动力粘度降低，从而使转子由不平衡状态调整到平衡状态上。
4汽流激振故障的解决对策
若汽轮机出现了汽流激振，无法及时予以解决，需要经过一段时间的调查与分析才能有效解决。所以，当汽轮机发生汽流激振后，必须要记录相关数据，用图标的形式将其表现出来，通过对图标的观察与分析，发现其内在规律，从而找到有效的解决对策。
5转子热弯曲故障的解决对策
汽轮机运转一段时间，由于热应力可能使转子发生弯曲，影响到汽轮机的正常运行。此时，必须及时更换全新的转子，从而解决转子热弯曲故障，确保汽轮机安全、稳定、高效运行。
结语
在电力生产过程中，造成发电厂汽轮机异常振动的因素非常多，要真正降低故障的发生频率，充分了解汽轮机振动异常的原因非常重要，需有针对性地进行处理。因此，要通过日常的维护和检修等多种方法，使设备始终处于稳定状态，以保障火力发电厂可以正常发电，进而维持社会的稳定与和谐。
参考文献
[1]韩明。浅谈火电厂汽轮机运行故障处理技术[J].能源与节能，2013，（12）：154-155.
[2]李治中，张晓慧。关于汽轮机组异常振动的分析[J].科技创新与应用，2014，（11）：85.
论文作者:成永斌,薛宏涛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/23
标签：汽轮机论文; 转子论文; 故障论文; 异常论文; 油膜论文; 频率论文; 技术人员论文; 《基层建设》2018年第8期论文;