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摘要：振动现象在汽轮机系统普遍存在，这种现象，在一定临界值范围内是不可避免也是允许的。但是超过临界值的振动会给机组乃至整个发电系统带来安全隐患。机组的振动状态对汽轮机组运行的可靠性影响巨大。本文介绍某汽轮发电机组的基本情况，阐述了汽轮机振动大所带来的危害，针对汽轮机在启动过程中振动大的问题，对运行操作进行分析，查找影响汽轮机振动大的原因，并提出相应的防范措施和处理意见。
关键词：汽轮机；振动；分析
总言
随着我国化工、炼油、石油化工、冶金、轻工以及纺织等工业的发展，工业汽轮机已经得到了广泛的发展，石油化工等生产流程慢慢的向大型化高效化系统发展，工业汽轮机的功率还有蒸汽参数的等级范围也是相应增长，所以为了节约能源，合理利用品味较低的余热，正气和其他工质的小型工业汽轮机的开发和利用也逐渐被重视。加强汽轮机的日常保养和修理维护，能有效保障汽轮机使用寿命，对于社会工业发展也有重要意义。
1抽凝式汽轮机和背压式汽轮机
抽汽式汽轮机是由汽轮机中间级抽出一部分蒸汽供给用户，即在发电的同时还供热的汽轮机。根据用户需要可以设计成一次调节抽汽式或二次调节抽汽式。
排汽压力大于大气压力的汽轮机称为为背压汽轮机。排汽可用于供热或供给原有中、低压汽轮机以代替老电厂的中、低压锅炉。后者又称为前置式汽轮机，它不但可以增加原有电厂的发电能力，而且可以提高原有电厂的热经济性。供热用背压式汽轮机的排汽压力设计值视不同供热目的而定；前置式汽轮机的背压常大于2兆帕，视原有机组的蒸汽参数而定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆排汽在供热系统中被利用之后凝结为水，再由水泵送回锅炉作为给水。一般供热系统的凝结水不能全部回收，需要补充给水。背压式汽轮机发电机组发出的电功率由热负荷决定，因而不能同时满足热、电负荷的需要。背压式汽轮机一般不单独装置，而是和其他凝汽式汽轮机并列运行，由凝汽式汽轮机承担电负荷的变动，以满足外界对电负荷的需要。
2机组发生振动的原因
（一）引起强迫振动的原因
1.转子质量不平衡
加工检修偏差、个别元件断裂、松动、转子被不均匀磨损及叶片结垢等均会使转子产生质量偏心，引起机组发生强迫振动。转子质量不平衡引起的振动，特点是振动频率与转子的转速一致，相位稳定。现场发生的振动中，较多的是这一种。
2.转子弯曲
（1）启动过程中，盘车或暖机不充分、升速或升负荷过快，以及停机后盘车不当，使转子沿径向温度分布不均匀而产生热弯曲。
（2）转子的材质不均匀或有缺陷，受热后出现热弯曲。
（3）动静部分之间的碰磨使转子弯曲。
（二）引起自激振动的原因
当汽轮机转子与汽缸不同心时，动、静部分径向间隙不均匀。间隙小的一侧漏汽量小，作用于叶片上的力就大；相反，间隙大的一侧叶片上的力就小。这样，叶轮上产生了不平衡的力，两侧力的合力不为零。当合力的切向分力大于阻尼力时，就可能使转子产生涡动。涡动产生后，涡动离心力又使合力的切向分力增加，又使涡动加剧。周而复始，形成自激振动。
消除间隙自激振动的措施有：
（1）改善转子与汽缸的同心位置，以减小激振力；
（2）减小轴承间隙，增加润滑油粘度等，以增加阻尼。
（三）轴振动保护配置存在问题
（1）不符合“DL/T261－2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》6.4.1.1d）3）采用轴承相对振动信号作为振动保护的信号源，有防止单点信号误动的措施。”的规定（2）轴振动传感器有中间连接头和前置器之间均采用LEMO插头连接，在实际运行中出现过LEMO插头接触不可靠，造成振动信号呆滞或振动信号大幅度晃动，极易误动和拒动。（3）电厂内部存在着较大电磁场，特别是发电机处，如振动系统抗干扰能力降低将会引起误动的可能。
3汽轮振动保护配置优化方案分析
（1）按照国际标准ISO7919－2（2009）：汽轮发电机通常采用自动控制系统来进行控制，如果振动值超过了跳闸限值，系统就会自动停止汽轮机。此要求规定的在现发电机组中很难实施，一是增加了投资，每个瓦再增加两套轴振测量系统，TSI系统的总投资至少要翻1至2倍。二是实际操作非常困难，目前所采用的轴振动传感器都是涡流传感器，涡流传感器对测量面的面积有所要求，而且两个传感器的距离也有要求，8mm传感器要求被测量直径不小于25mm，两个8mm传感器之间的距离不小于50mm，在实际安装中，往往安装的限制都是要大于这些参数，因此安装在这狭小的空间内找到合适的安装位置是非常困难的。
（2）按照电力行业热工自动化委员会编写的《火电厂热控系统可靠性配置与事故预控》中推荐9.2b）600MW及以下机组，宜采用轴承的相对振动保护的信号源并优化保护逻辑，为了防止优化后的保护逻辑的拒动，应减小报警信号的定值（建议由原设计的125μm改为100μm甚至更小，综合平时振动的运行值和机组启动过临界时的值考虑）。
防范措施建议下列任一项满足时，将触发ETS：①相邻任一轴承报警值和本轴承保护动作值进行“与”逻辑判断。②本轴承X（Y）向报警值和本轴承Y（X）向保护动作值进行“与”逻辑判断。汽轮机振动产生的原因很多，大致有动静摩擦、膨胀受阻、电磁力不平衡等因素造成轴振动大，振动的产生具有的复杂性和多样性，使具体的保护定值需要根据机组实际运行情况进行计算，无法给出一个通用值以保证机组运行安全。国内机组在实际改进过程中大多选择了方案二，方案二中的本瓦X（Y）方向振动虽然具有一定相关性，但是具体幅值在各机组、各瓦中都不相同，这样也存在出现的拒动情况的可能性，而且也实际发生过本瓦X方向达到跳机值而Y方向未达到报警值，签于此还需根据机组的实际运行情况并可按照专家的推荐的适当降低报警值措施实施。
（1）两个轴振动信号取自本瓦不同向，而不是临瓦或其他非临瓦，塘寨公司两台机组自投产运行以来均发生过轴振动大的情况，其中任一瓦轴振动升高，在其同瓦上的X/Y均为同向变化，其临瓦的轴振动却无任何关联性。（2）两个轴振动信号分别采用的是一向的报警值和另一向的跳机值，而不是采用的两向轴振动的报警值和两向轴振动的跳机值，从两台机组实际情况来看，当同瓦的两向轴振动升高，其中一向达到跳机值，另一向均能达到报警值，但不一定能到达跳机值。因此两个轴振动信号都取自报警值，可能会造成保护动作较早甚至误动；如果两个轴振动信号都取自跳机值，则保护可能动作延迟甚至拒动。综合各项方案的优缺点及风险判别，采用方案二作为本次优化方案，考虑到保护的可靠性，可适当的将报警值降低。并可将国际标准规定的延时2s继续保留。
结论
对生产运行来说，接收了振动符合标准的机组以后，还必须加强振动监督，防止扩大损坏或对振动虽然增大，但尚未达到规程规定紧急停机数值的异常现象。及时对比分析，查找原因，并采取措施防止设备损坏事故的发生。
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论文作者:赵太俊,耿祥勇
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/20
标签：汽轮机论文; 机组论文; 转子论文; 信号论文; 原因论文; 传感器论文; 系统论文; 《防护工程》2017年第16期论文;