摘要：目前，人们的生活与电力密不可分，电力是确保国家发展的重要能源之一。因此，中国经济的持续发展离不开电力系统的稳定运行。汽轮机是发电厂运行中不可或缺的一部分，它具有连续性好，蒸汽流量大等优点。由于结构复杂，自汽轮机研发投入生产以来，专家们一直在研究汽轮机的安全稳定运行，以确保电力系统的稳定性。
关键词：电厂；汽轮机；振动；处理措施
1 发电厂的概述
发电厂指将原始能转化为电能，再以固定设备集成输出满足用户用电需求的电力工程。按其原始能结构划分，发电厂可分为：第一，火力发电厂；第二，水力发电厂；第三，核能发电厂；第四，风力发电厂。
其中，火力发电厂是利用热能进行发电，发电机组包括：第一，汽轮发电机组；其运作机理为：将煤炭、石油及天然气等燃料进行充分燃烧，烧热锅炉，产生蒸汽，利用蒸汽带动汽轮发电机组，完成发电过程。第二，燃气轮机发电机组；其运作机理：将煤炭、石油及天然气等燃料投入燃气轮机，热能直接转换为机械能，带动燃气轮机发电机组完成发电过程。值得注意的是，目前我国火力发电厂使用范围广，且技术发展较为成熟的是汽轮发电机组系统，即热能动力系统。
2 汽轮机振动的危害
作为发电厂的重要设备，汽轮机影响电力系统的正常运行，汽轮机振动的大小是判断汽轮机质量的重要指标。如果汽轮机振动太大，将对汽轮机造成很大的危害，这将影响发电厂的正常运行。汽轮机振动过大的危害主要有：
2.1 机组经济性下降。汽轮机的振动在一定程度上还影响着汽封间隙，振动过大会造成汽封间隙变大，蒸汽密封间隙的大小也会影响装置的热经济性。为了保持机组的经济性，必须控制蒸汽密封的间隙不要太大，因此必须控制汽轮机的振幅。
2.2 使与机组连接的部件松动。汽轮机联系着发电系统的众多部件，如果发生的振动过大，会使得与其相连的各部位发生松动，例如，轴承，主轴承，活动式联轴器和冷凝器等，它们会影响法兰连接螺栓的振动，造成汽缸中的蒸汽泄露，影响发电系统正常运行，造成电厂的特大事故。
2.3 使机组的支撑等部件发生损坏。如果发生振动过大，还会给叶片、围带等部件带来巨大压力，造成其损坏，还有像隔板汽封以及端部轴封扥机组动静部分，由于振动过大而产生巨大摩擦，也会造成其发生磨损。
3 汽轮机振动产生主要原因
一般来说，汽轮机的启停过程中产生的振动较大。汽轮发电机组在启停过程中，当转速达到临界转速时，机组出现剧烈振动，而超过这一转速后振动又减小，恢复正常。引起汽轮发电机组振动的原因很多，但是主要原因有制造水平不高、安装不够合理、检修和运行管理水平不高，而且它们之间又是相互影响的。具体原因如下。
3.1 由于机组在运行中中心不正而引起振动
3.1.1 汽轮机启动时，如暖机时间不够，升速或加负荷太快。将引起汽缸受热膨胀不均匀，或者调节系统有卡涩，使汽缸不能自由膨胀，均会使汽缸对转子发生相对歪斜，机组产生不正常的位移，造成振动。
3.1.2 机组在运行中若真空下降，将使排汽温度升高，后轴承上抬。因而破坏机组的中心，引起振动。
3.1.3 机组大修后靠背轮安装不正确。中心没有找准确，因而运行时产生振动，且此振动是随负荷的增加而增加。
3.1.4 机组在进汽温度超过设计规范的条件下运行。将使其胀差和汽缸变形增加。如高压轴封向上抬起等。这样，会造成机组轴向位移超过允许限度，引起振动。
3.1.5 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，也称为汽隙振荡。
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3.2 由于转子质量不平衡而引起振动
3.2.1 运行中叶片折断，脱落或不均匀磨损、腐蚀、结垢，使转子发生质量不平衡。如发电机转子绕组松动或不平衡等，均会使转子发生质量不平衡。由上述两个方面的原因，转子上出现质量不平衡时，则转子每转一周，就要受到一次不平衡质量所产生的离心力的冲击，这种离心力周期作用的结果，就是发生振动。
3.2.2 转子发生弹性弯曲而引起振动。转子发生弯曲，即使不引起汽轮机动静部件之间的摩擦，也会引起振动，其振动特性和由于转子质量不平衡振动的情况类似，不同之处是这种振动显著地表现为轴向振动，尤其当通过临界转速时，其轴向振幅增大得更为显著。
3.2.3 轴承油膜不稳定或受到破坏而引起振动。油膜不稳定或破坏，将会使轴瓦乌金很快烧毁，进而将引起因受热而使轴颈弯曲，以致造成剧烈的振动。
3.2.4 汽轮机内部发生摩擦而引起振动。工作叶片和导向叶片相摩擦，以及通流部分轴向间隙不够或安装不当；隔板弯曲，叶片变形；推力轴承工作不正常或安置不当；轴颈或轴承乌金侧向间隙太小等等，均会引起摩擦，造成振动。
3.2.5 水冲击而引起振动。当蒸汽中带水进入轮机内，发生水冲击时，将造成转子轴向推力增大和产生很大的不平衡扭力，使转子产生剧烈的振动，甚至烧毁推力瓦。
4 电厂汽轮机振动处理对策
4.1 采取技术改造的策略
对电厂汽轮机组进行技术改造来解决其振动故障主要是在分析引起振动故障不同原因的基础上，振动不对中的原因采取相应的技术改造措施。针对中心不正的原因，如果是由于转子热弯曲导致的，就需要对转子进行及时检修或更换。对于转子质量不均衡的问题，则需要对转子进行更换或补焊，然后对其平衡状态进行检查和校正。对于汽流激振引起的振动，则需要在掌握振动数据以及负荷数据的基础上，尽量通过降低负荷变化率以及对汽流激振的负荷范围进行避让的措施来避免汽流激振的产生。对于轴系不对称的问题，也需要对引发此问题的部件进行更换来避免出现摩擦振动的问题。对于油膜震荡引起的振动故障，则需要增加轴瓦比压、减少轴瓦顶部间隙和增大上轴瓦的轴承合金的宽度、减少轴颈与轴瓦之间的接触角度。
4.2 加强对汽轮机组运行及其部件的监督和检查
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。并且在日常的检修和维护过程中，经过对机组和设备的全面检查和维护对其各类故障进行评估和分析，如果振动特征超标则应停止运行并对原因进行检查。
4.3 加强对汽轮机组的监视和保护
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 结束语
汽轮机振动会对整个系统产生非常不利的影响，能够带来极大的不安全隐患，对人们正常的生产生活带了极大的不便。因此，在以后的汽轮机运行使用和维护过程中，我们要严格进行检查，避免产生振动故障。在汽轮机组的设计、制造，运行维护和保养，以及安装和检修过程中，各个方面都做到精益求精，实时监测，及时发现振动问题并解决问题，确保机组的正常运行使用，为国家的经济发展起到带动作用。
参考文献：
[1]张力海，蒋文辉.电厂汽轮机异常振动故障排查技术分析[J].建筑知识：学术刊，2013.
[2]毕大成.600MW机组异常振动故障分析[J].中国新技术新产品，2012.
[3]杨普文.电厂汽轮机异常振动故障问题探讨[J].中国科技博览，2013.
论文作者:郑玉峰
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
标签：汽轮机论文; 机组论文; 转子论文; 汽轮论文; 发电厂论文; 发生论文; 间隙论文; 《当代电力文化》2019年第8期论文;