摘要：电厂企业发展比较迅速，用电需求量大，同时也是主要的供电来源，在实践过程中需要做好设备检查和维修工作。汽轮机设备进行检查的过程中必须做好监测和维修工作，保证发电机正常运营。汽轮机的正常直接影响工作效率，但是受到其他因素的影响，可能会出现振动的现象，因此需要结合具体情况确定合适的解决措施。
关键词：电厂汽轮机；振动问题；解决对策
从国家产业项目的长期发展情况来看，电厂作为社会经济发展的主要能源供应者，其自身的安全稳定运行关系到整个社会产业链运转的稳定性，因此，针对电厂汽轮机组振动问题及其相应的处理对策所进行总结研究十分有必要。从以往的经验来看，很多因素都可能会导致电厂汽轮机组出现振动的情况，机组设备的检修不及时、不合理，或者是设备本身质量较差，也可能设备在安装时就没有达到一定的标准等等，这些因素是造成电厂汽轮机组设备出现异常的导火索。
1汽轮机概述
汽轮机的广泛发展与使用，对各个行业发展有着极其重要的影响和作用，所以对其进行定期故障检查是极其必要的，汽轮机稳定、安全运行不仅仅可以减免不必要的损失，更加能够创造巨大的社会效益及经济效益。汽轮机从某种意义上来讲，其工作原理就是将蒸汽热能转化为机械热能，也称之为蒸汽透平。
1.1轴承的轴向振动
弯曲的转子在旋转时，轴颈产生偏转，轴颈在轴瓦内的油膜承力中心沿轴向随转速发生周期性变化，从而引起轴承座的轴向振动。轴瓦受力中心跟轴承座几何中心不重合。轴承座不稳固。挠曲的转子在旋转时，将力图使轴瓦及轴承座作相应的偏转，但轴承无法追随轴颈的偏转只能形成轴向振动。在一阶临界转速附近转子两个轴承的轴向振动相位相反。而在二阶临界转速附近转子两个轴承的轴向振动相位则相同。
1.2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。
2电厂汽轮机振动原因分析
电厂汽轮机容易出现振动的现象，针对其特殊性必须掌握振动的原因。以下将对电厂汽轮机振动原因进行分析。
2.1设计制造原因
转子作为汽轮机机械部件的重要组成部门，对汽轮机作业有着极其重要影响和作用，转子质量的好坏以及安装对汽轮机轴承旋转有着十分重要的作用。从一定意义上而言，转子在作业过程中必须保证与旋转中心相吻合，保证离心力的平衡。但是在实际操作过程中，转子作业很难与旋转中心重合，进而影响离心力的平衡，使其机组作业出现振动现象，从这一角度而言，汽轮机产生振动的主要原因则是转子在设计安装过程中并不符合规定标准要求且质量不达标。转子不平衡作业的原因有很多种，其中包括生产厂家对于机械加工的不精准，导致一部分转子质量不合格在安装过程中不能与旋转中心保持一致。所以，为避免上述原因的发生，就必须针对生产厂家在制造过程中进行严格检查，提升机械加工的精准度，保证其质量。与此同时，还要进行阶段式的平衡试验测试，以确保转子在装配过程中可以达到质量要求，将平衡量控制在一定范围内。
2.2中心不正
中心不正的原因比较多：①机组启动前后的参数变化可能会引起机组热热膨胀不够或者热应力过大，造成机组振动，导致负荷影响比较大，设备系统本身受到影响。②转子出现歪斜的现象，机组本身容易出现不科学的移位的现象，进而导致偏离现象严重，产生动静摩擦，造成机组振动。③由于汽轮机工作阶段对设备温度有严格的规定，如果存在违规操作的现象，会造成转子膨胀不均匀，进而轴系不均。振动问题自然产生。一般的轴承振动是因为热应力不均，气缸膨胀不充分，油膜振荡、转子中心在按装过程中偏差、动静摩擦等，动静摩擦一般是动叶与静叶的摩擦或者是叶顶间隙调的过小造成的，
2.3转子质量不均匀
转子质量不均匀直接对系统产生影响，分为不同的类别，由于机组内转子出现弯曲的现象，如果没有及时对弯曲情况进行调整，则会导致构件出现摩擦，工作和导向片之间摩擦力大，如预留控制不足则可能造成汽轮叶片出现变形，隔板出现弯曲，振动问题由此产生。从振动性质方面可知，振动问题和质量不平等存在一致性，两者之间的性质存在差异，针对轴向振动具体变化，要提前设定阻力，对振动幅度进行评估。根据电力轴承安装具体要求，如果存在严重的操作失误或者其他现象，会出现明显振动问题，增加汽轮机运动障碍。
2.4轴系不对称
在电厂汽轮机组运行过程中，对轴系有严格的要求，为了避免出现严重的振动现象，需要相邻的区间安装对应的部件，考虑到轴线以及设定要求，如果存在侧面反映不均匀或者严重的偏差现象，要适当对位置进行调整。针对此类振动故障现象，要对汽轮机组两半联轴器外圆偏差以及开口偏差进行合理的测定与评估，结合实际情况进行调整。
2.5油膜振荡
在电厂汽轮机工作阶段，如果存在不稳定的现象，整个机组都会受到影响，汽轮机组振动阶段，需要提前对幅度进行掌握，如果出现失去稳定性或者其他类型的现象，要提前进行归纳和总结，对转动速度进行控制，以恒定值作为基础。油膜振荡跟启动时顶轴油压不足和运行过程中润滑油存在杂质有关系。轴承油膜如果受到破坏，稳定性下降，进而产生振动，油膜受到影响后，汽轮机组运行构件产生振动问题。这种振动的显著特点为低频率振动，考虑到振动频率要求，需要对对应的振动幅度进行调整，避免出现严重的振荡现象。
3如何做好电厂汽轮机振动工作
针对电厂汽轮机振动工作的应用现状，在实践阶段需要工作人员从实际情况入手，适当进行调整，按照振动应用要求进行落实，避免出现严重的振动现象。以下将对如何做好电厂汽轮机振动工作进行分析。
3.1应用前进行检查
汽轮发电器运行过程中，容易出现异常振动的现象，考虑到安全隐患以及设备特点，需要对各类故障进行评估和分析。机组进行全面检修和维护的过程中，对轴承振动和轴承应用现状进行了解，如果其符合规格和要求，需要投入应用后进行测试。如果振动超过规定指标，要立刻停止运行，检查各类原因，结合检查结果进行设定和应用。
3.2建立完善监督体系
轴承振动测量阶段需要做好安装处理工作，将其安装在汽轮机后，随时随地对机组振动情况进行检查，如果超过固定的范围，则可以根据报警信号对其进行分析。管理机组的工作人员收到预警信号后，采取有效的补救措施，最大程度降低事故发生几率。此外对各类工作进行了解后，要突出常规化和经常化的应用要求，及时关闭运行的机组，第一时间进行检修，避免出现扩大化。
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3.3合理应用传感器
为了保证汽轮机有效应用，在实践过程中，可以建立完善的保护和监视系统，对各个机组信息进行了解，考虑到安装流程的特殊要求，需要将振动保护装置安装在机组中，如果超过特定的范围，发出脉冲信号后对控制电路进行保护。第一时间关闭机组后，采用信号发射的形式通知工作人员，适当对机组进行保护。
3.4进行技术改造
在电厂管理过程中需要适当进行技术改造和落实，在运行阶段采用的方式以直接启动为主，此类控制方式磨损比较严重，振动问题发生几率比较高。针对其特殊性需要提前进行技术改造。
3.4.1中心不正解决措施
针对转子热弯曲这一故障的解决措施是及时的更换新的转子，新的转子不会产生异常振动的现象，更加不会出现汽轮机异常振动的现象。
3.4.2转子质量不均匀解决措施
进行跟踪随访，对机组振动数据进行调整后，掌握负荷数据，确定机组产生气流激振的工作状态，采用减低负荷变化率和避开产生气流激振的负荷范围的方式避免气流激振现象。
3.4.3轴系不对称解决措施
对各个机组进行调整，如果出现异常情况，及时更换零件，避免出现摩擦振动明显的现象。
3.4.4油膜振荡解决措施
分为三个方面：①增加轴瓦比压。②减少轴瓦顶部间隙和增大上轴瓦的轴承合金的宽度。③减少轴颈与轴瓦之间的接触角度。
3.5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。
3.6控制轴承座的安装质量与轴承中心的标高
汽轮机的轴承座安装是非常重要的一环。应严格依据图纸设计的要求控制好质量，给予两次或以上的测量，尽可能的减少平均值差异。另外，保证轴承座的几何中心和轴颈承力的相互吻合，避免机子运转中由于轴承的轴向周期改变而使两者间产生力矩，最终因轴向的刚度不够而引起轴向振动。其次，按照设计图纸的要求设置机组与转子两角的轴承标高，以合理承担负荷，避免负荷分配不均而产生油膜，引发汽轮机的气流和油膜震荡。
3.7油膜震荡
当热电厂汽轮机在运转时，转子在轴承油墨上高速旋转失去稳定性而造成的震荡就是油膜自激震荡。在汽轮机稳定运转时，转子是围绕轴线旋转的，而汽轮机失去平衡时，转轴在围绕轴线转动的同时围绕平衡点涡动。轴线的涡动频率通常保持在转子转速的一半，因此成为半速涡动。在涡动转速和转子的临界转速相重合时，这样半速涡动转速就会被共振放大，从而表现为激励的振动。油膜震荡具有下列的特征：油膜震荡发生后，振幅的增速比较快，这样就会造成机组产生激励的振动。在油膜震荡时，振动的的主频率是发电机的一阶临界转速，而且随着转速的升高而改变。油膜震荡时，通过仔细的观察可以发生主轴的外露部分也在颤动。在油膜发生震荡时，轴承的顶轴油压也会发生剧烈的振动，因此轴承内部有金属撞击的声音。对于油膜的震荡可以采取下列的措施进行解决：增加轴瓦的比压，而且减少轴瓦顶部的间隙，这样可以有效地减少油膜的震荡；还可以采取减小轴颈与轴瓦的接触角，控制在300-400之间；降低润滑剂的动力粘度；可以利用平衡的方法将转子原有不平衡分量降得很少。
3.8气流激振
汽轮机的叶片由于受到不均衡的气体的冲击而产生气流激振，而对于大型的机组，末级比较长，气流在叶片的末端膨胀而造成流道的紊乱，从而造成了气流的激振。另外，轴封也可能造成气流激振的现象。在汽轮机机组的负荷超过一定的负荷点，轴振动就会增加，而负荷低于负荷点，振动就会减小。气流激振的频率小于或者等于高压转子的一阶临界转速。气流激振的部位通常发生在高压转子段。热电厂可以针对汽轮机气流激振的特征，通过长时间的记录机组的振动数据，还有记录机组满负荷时的数据，整理数据和制作成成组的曲线，观察曲线的变化情况，这样才能够进行故障的分析。在汽轮机的运作中，需要先确定汽轮机的工作状态，然后采用减低负荷变化率以及避开产生气流激振负载范围的方式，减少气流的激振。
3.9安装及检查原因
在汽轮机的安装和检查的过程会对机组产生巨大的影响，而通过对机组的振动查找原因分析得出，由于汽轮机的安装和检查的不当而造成的振动占据一大部分，因此在汽轮机的安装和检查中需要采取措施减少汽轮机的振动。汽轮机的两端主要依靠轴承来支撑的，如果两端的轴承高度不再同一的范围内，就会引起轴承的负荷分配出现不合理的情况，这样便会引起汽轮机的振动。因此汽轮机的安装和检查中，需要依照生产厂商的建议，还有结合本单位的实际情况对轴承的标高进行调整，确保轴承的标高相一致。在汽轮机的运作中，汽轮机的转子和气缸等零部件之间会存在一定的间隙，并且随着汽轮机的运作，这些间隙会不断的增加，这样就会降低了汽轮机的运作效率，由于这些间隙比较小，不容易引起动静摩擦而会引起汽轮机的振动发生变化，从而导致振动超标。对于这种情况的振动，在汽轮机的检修过程中需要合理的调整隔板汽封和端部汽封的间隙。
3.10强化对电厂汽轮机组设备的维护与管理
从实践的过程来看，尽管电厂电气设备由于安装管理不善所造成的事故偶有发生，但最主要的事故原因还是由于电气设备维护不够及时与使用过程操作不当所引起的，所以，在实际使用电厂汽轮机组设备或其它相关装置的过程中，电厂技术人员的操作技能要不断加强，同时，现场管理人员的监管能力也要有所提升，只有这样，才能从根本上避免电厂汽轮机组设备振动或其它故障问题的发生。在实际管理工作中，相关的岗位人员要能基于复杂系统的汽轮机组设备的运行状态、故障诊断和故障处理有深刻的理解，从而保证汽轮机组设备的管控工作中能够做到其运行状态的最优化，如若出现异常情况，则相关的责任人要及时对汽轮机组设备的振动状态进行修复处理[5]。事实上，当具备了一定的专业知识与实践经验以后，相关岗位人员就能够做好汽轮机组设备振动的提前诊断，尤其是在启动或是停止设备的过程中，做好电厂汽轮机组装置的技术维护管理，则能够有效规避严重电气设备事故的发生。
4结论
近些年来我国电厂取得了突出的进步，在实践阶段受到干预性因素的影响，可能出现不同类型的问题，针对其特殊性，需要做好基础管理工作，按照管理流程要求进行，避免产生其他振动问题。此外汽轮机自身结构比较复杂，受到设备运行环境的影响，出现故障的几率比较高，增加了电力系统的运行安全隐患。针对中心不正、转子质量不均匀、轴系不对称、油膜振荡等现象，从应用前进行检查、建立完善监督体系、合理应用传感器、进行技术改造等方面入手，解决具体问题，进而保证电厂可持续发展。
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论文作者:陈松
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/24
标签：汽轮机论文; 机组论文; 转子论文; 油膜论文; 电厂论文; 轴承论文; 汽轮论文; 《电力设备》2017年第15期论文;