摘要：汽轮机作为发电厂中重要的装置之一，安全使用尤为重要，因为对于大型机器而言如果出现故障或者安全事故，造成的财产损失是巨大的，技术人员需要对其产生的原因进行查找并且及时修理，做到事先预防，只有这样才能保证汽轮机的安全使用以及工作人员的人身安全。
关键词：汽轮机振动；故障特征；处理措施
引言
在发电厂中，汽轮机的工作状态直接影响着机组的工作，其中转子的振动对汽轮机性能影响是十分巨大的，而引起转子振动的原因也是多种多样的，但是在分析转子振动时需要从动平衡与转子连接方式进行分析，详细检测出现振动的主要原因，并采取有针对性的措施来处理汽轮机的振动，从而提高机组工作的稳定性，提高发电厂的工作效率。
1汽轮机的振动的种类及特征
1.1油膜振荡引发异常振动
汽轮机中有一种重要组成部件就是油膜，汽轮机被工作人员启动后，汽轮机开始进行高速旋转，这时发电机的转子开始进行高速旋转，油膜对轴颈的作用力大于轴颈重力和科氏力的合力，使轴颈向上浮动，产生弓形涡动，伴随着强烈的作用力作用到轴承的油膜上，慢慢的就会导致油膜的稳定性降低并且开始出现振动的现象。而且就算当发电机开始正常运行时，旋转的轴颈在滑动的轴承中带动润滑油高速流动，由于作用力与反作用力的作用，高速转动油流就会反过来作用轴颈，最终就会产生一种振荡的现象。
1.2不平衡振动
汽轮机的轴不平衡现象是引起振动的主要原因，它主要有四种不平衡的情况，即静不平衡、双面不平衡、动态不平衡与动静不平静中情况。在轴的静态不平衡状态，主要原因是一个截面的不平衡现象，导致轴在旋转时出现一个不平衡的力矩M，并呈现周期性的变化，导致轴出现一阶转频的振动，容易导致汽轮机损坏，而其它三种平衡状态主要由多个截面的不平衡现象造成，导致转子在转动时各个截面的振动相位与幅度值存在明显的差异，导致汽轮机出现振动。不平衡的主要特征是汽轮机在振动时的波形为正弦波，振动的能量主要集中在基频，如果转子的速度小于转子的固有频率，汽轮机的振幅就会增大，在转子的速度大于转子的固有频率，汽轮机的振幅就会趋向一个固定的频率，在转子的速度等于或者接近转子的固有频率时容易发生共振，汽轮机的振幅就越大，转子的运动轨迹呈现出椭圆的形状，这时对汽轮机的危害就越大。
1.3轴弯曲
轴弯曲是导致汽轮机产生振动的另一个原因，如果轴和轴系安装不正确，在工作的过程中出现热变形以及设备的自重都会引起轴的弯曲，不平衡状态的实质也是转子不平衡的一种状态，导致在轴旋转时出现一阶转频的横向振动，如果轴弯曲的程度达到某一状态时，还会产生二阶转频f的横向振动，进而更大程度上损害汽轮机。轴弯曲的主要故障特征是转子的特征频率与常伴频率同时出现，振动方向为径向、轴向方向，而且振动的相位比较稳定，汽轮机的振幅比较明显，在汽轮机振动时随着符合变化的不明显。
1.4轴不对中与连轴节的故障
在汽轮机工装的过程中，如果轴系安装中轴的存在弯曲现象，或者有简答的间隙时，容易造成轴系不对称的情况，导致转子在转动时出现振动的情况，进而出现联轴节在不正常的状态下工作。在具体的工作过程中，轴系不对称主要有轴线平行且存在不对称、两轴线交叉以及两轴线交错等几种不对称的现象。轴系不对称产生的振动主要是一阶转频的轴向振动，在情况严重时会出现一阶转频横向振动，这种情况也是轴系不对称产生振动的重要特征。在振动的过程中，如果一阶转频横向振动介于一阶转频横向振动的振幅的30%～70%，将其称之为中度振动，如果达到75%～150%时，就会损害联轴节，导致联轴节出现严重的故障，导致联轴节不能正常使用。轴不对中与连轴节的振动特征是汽轮机振动的特征频率与常伴频率，而且这种振动的频率稳定、方向为径向、轴向两种情况，转子的振动轨迹为双椭圆形状，而且振动的振幅与负荷在变化的过程中都十分明显。
1.5液压设备故障
液压设备故障往往是受到汽轮机振动故障影响，当汽轮机出现振动时，液压设备可能会因此而出现渗漏现象，出现渗漏现象后又会反过来影响汽轮机加重振动故障。此外，液压设备的材质也可能对其使用情况造成影响，材质不均匀或者铸造过程带来的不易发现的隐患，都可能会导致液压设备渗漏。液压设备需要维持长期的运行，长期运行可能会使其处于超负荷状态，导致液压设备的外壳出现裂痕或缺口，从而出现渗漏现象，从而对汽轮机造成影响出现振动故障。
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1.6气流激振对振动造成影响
汽轮机的异常振动很大程度上是受到气流激振的影响，汽轮机对振动比较敏感，各种因素都可能会对其产生影响，当汽轮机组受到不平衡气流影响时，振动幅度和频率都会受到影响，从而出现故障。与此同时，汽轮机在受到不平衡气流影响时还可能使原本正常运行的汽轮机组出现大量值的低频分量，从而使汽轮机振动故障出现。究其原因，首先，汽轮机组在受到不平衡气流冲击时会打破原来的运行状态，其次，在加大规模的发电机组内部，如果末级比较长，汽轮发电机组的叶片就会受到影响，会出现膨胀，进而可能会导致气流激振现象的发生，最终对汽轮机造成不良影响。
2如何避免汽轮机异常振动发生
2.1油膜振荡检修
根据之前所介绍的关于油膜可以造成汽轮机的异常振动，想要防止出现这种情况，首先需要使汽轮机中的转子与轴承之间能够合理的工作下去，使得它们之间的摩擦力降低，其次工作人员应该选择粘度小的润滑剂来对它们进行润滑，这样做的原因是如果润滑油选择了较大的粘度，那么他们的承载力也会随之增大，而且当粘度增大时，会使油的分布结构有所损坏，造成转子与部件之间的摩擦力增大，另外我们还可以通过让轴瓦顶部的距离缩短使得轴瓦上的承合宽度变的更大一些。
2.2汽流激振的振动检修
如何降低前面所提到的气流激振对汽轮机异常振动的影响，首先要对机组的振动数据进行长时间记录，然后将这些数据进行整理最后做成曲线图，这样可以观察其振动的变化趋势以及范围，然后通过改变升降负荷速率，来观察曲线的变化情况。通过改变汽轮机不同负荷时高压调速气门，来消除气流激振。这种方式就是通过减低负荷变化率和避开产生气流激振的负荷范围的方式来避免气流激振的产生。
2.3转子热的振动检修
学习过汽轮机的使用都应该知道汽轮机的转子常常都是在蒸汽环境下进行工作，这时汽轮机转子的热弯曲情况很容易发生，想要减轻或者说消除这方面的问题，首先就必须在最初的制作过程中下功夫，在制作汽轮机时，对于汽轮机中长时间暴露在高温环境下的部件，用耐高温、高压的材料来进行制作，如果对于已经投入使用用不耐高温材料制作的成品，可以在进行汽机维修、保养时进行部件的更换来提高汽轮机部件的耐高温程度，这样就可以避免频繁出现转子的热振动现象。
2.4针对液压设备渗漏问题的解决措施
液压设备渗漏会对整个发电机组造成影响，如果不能妥善处理发电机组就要停止运行，这对电力企业来说会造成重大的经济损失。因此针对液压设备渗漏问题，必须要有可实施的解决措施，首先企业应该加强处理该类故障的能力，提高处理该类故障的技术水平。其次是要对液压设备渗漏有正确的认识，液压设备的材料本身就是比较特殊，如果出现渗漏现象采用一般的焊接技术无法达到预期的修复效果，如果企业不具有解决该类故障的能力就要考虑换掉设备，但是这样会给企业增加成本投入，并且消耗更多时间，降低经济效益，企业应该做好故障出现的完全准备，提前准备高分子复合材料及专业人士，随时做好处理故障的准备。
2.5针对转子质量不平衡问题
根据对转子质量不平衡的原因分析提出以下解决措施：首先，转子材料选择上应该选择符合相关标准和要求的材料，避免偷工减料等；其次，在转子的设计、制造和安装环节需要请专业的的人员和团队来进行，本单位执行人员必须具有该方面的专业素养；然后是在使用过程中要严格按照相关的操作流程、操作标准和操作要求来进行，并定期进行设备的养护，防止人为原因对设备质量平衡造成不良影响。通过全方位的努力来减少质量不平衡因素对汽轮机振动故障的影响。
结束语
汽轮机在火力发电厂中具有十分重要的作用，它的运转效果是否正常，直接影响着火电厂生产的经济性与安全性，而汽轮机的核心是转子，但其最容易出现问题，在运行的过程中，往往会因为异常情况出现振动，直接影响着汽轮机的工作，如果出来不当就会造成汽轮机的工作出现问题。对于汽轮机振动可以采用噪声、温度、压力等方式进行检查，然后根据具体的情况进行处理。
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论文作者:黄卫强
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/13
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