董圣鍇

摘要：汽輪發(fā)電機組是電廠系統(tǒng)中重要的設(shè)備。汽輪機的穩(wěn)定運行直接關(guān)系到電力負(fù)荷情況，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，對整個城市的經(jīng)濟發(fā)展都會產(chǎn)生直接影響。因此，電力企業(yè)為了維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，提出對汽輪機的養(yǎng)護，在此過程中電力企業(yè)也會提升自己在本行業(yè)的競爭力度。本文就汽輪機振動故障的原因分析與處理展開探討。

關(guān)鍵詞：汽輪機;振動監(jiān)測;故障原因;故障排除措施

引言

汽輪發(fā)電機組在運行過程中不可避免存在或大或小的振動，振動在正常范圍內(nèi)對機組的組件不會產(chǎn)生破壞作用，但如果振動超過一定的臨界值后，將對機組設(shè)備造成極大的危害。本文主要對汽輪發(fā)電機組振動的危害及振動產(chǎn)生的原因進行簡要介紹。

1汽輪機的概述

汽輪機是一種將蒸汽能量轉(zhuǎn)換為機械功能的旋轉(zhuǎn)式動力器械，其主要作用于發(fā)電機的遠動機，也可以驅(qū)使各種泵、風(fēng)機、壓縮機等。世界上第一臺汽輪機是瑞典工程師瓦爾于1882年設(shè)計制造，相對西方國家，我國汽輪機的發(fā)展起步較晚，于1955年在傷害生產(chǎn)出我國第一臺汽輪機。隨著社會的發(fā)展，汽輪機的應(yīng)用逐漸增多，尤其是電力企業(yè)在我國大力發(fā)展之后，大量的汽輪機被應(yīng)用于現(xiàn)代核電站之中，汽輪機在我國應(yīng)用的增加，人們對汽輪機的質(zhì)量問題提出越來越高的要求。

2汽輪發(fā)電機振動的危害

（1）降低機組的經(jīng)濟性。當(dāng)機組的振動超過規(guī)定范圍時，易造成機組汽封間隙增大，汽封間隙增大易導(dǎo)致汽輪機組的經(jīng)濟性降低。（2）造成動靜碰磨。當(dāng)機組發(fā)生強烈振動時，機組動靜部分就會發(fā)生碰磨，會使軸封及隔板汽封產(chǎn)生磨損，導(dǎo)致汽輪機轉(zhuǎn)子與軸封之間的間隙過大，引起蒸汽外漏或者空氣內(nèi)漏，影響機組的效率和真空。嚴(yán)重時會引起轉(zhuǎn)子大軸彎曲。（3）造成設(shè)備事故。當(dāng)機組振動過大時，將影響危急遮斷器等保護設(shè)備的正常運行，嚴(yán)重時引起這些設(shè)備的誤動作，將導(dǎo)致機組直接事故停機。（4）機組各連接部件松動。如果機組振動過大，容易造成與汽輪機組相連接的軸承、軸承箱、導(dǎo)汽管、主油泵等部件共振，致使連接螺栓松動，引起重大的事故。

3汽輪機振動故障原因

3.1轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡

汽輪機振動故障存在多種原因，其中最為常見的為轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡在汽輪機振動故障中占得比例高達80%，剩下的20%也不能認(rèn)為完全與轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡沒有關(guān)系。分析轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的原因可以總結(jié)為以下幾個方面：①材料的不均勻;②制造、設(shè)計和安裝過程出現(xiàn)偏差;③使用過程中沒有對轉(zhuǎn)子進行定期養(yǎng)護導(dǎo)致材料受損。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡會使轉(zhuǎn)子的慣性主軸與旋轉(zhuǎn)軸線出現(xiàn)一定程度偏離，在這種情況下轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子，離心力顯然難以維持平衡，必然會出產(chǎn)振動的現(xiàn)象，從而使汽輪機發(fā)生故障。

3.2轉(zhuǎn)子熱彎曲故障

當(dāng)汽輪機運行時，轉(zhuǎn)子將會因為受熱而出現(xiàn)彎曲狀態(tài)，進而影響轉(zhuǎn)子的平衡。熱彎曲是汽輪機機組較為常見的震動故障，而引起轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲的原因也有很多，在汽輪發(fā)電機之中，較為常見的熱彎曲故障有以下兩種：汽輪機轉(zhuǎn)子熱彎曲、發(fā)電機轉(zhuǎn)子熱彎曲。汽輪機轉(zhuǎn)子熱彎曲的原因多是因為轉(zhuǎn)子材質(zhì)的不均勻、冷卻系統(tǒng)故障等因素引起的;而發(fā)電機轉(zhuǎn)子熱彎曲故障卻多是由轉(zhuǎn)軸內(nèi)應(yīng)力過大、各零件間連接的不均勻等引起。

3.3液壓設(shè)備故障

液壓設(shè)備故障往往是受到汽輪機振動故障影響，當(dāng)汽輪機出現(xiàn)振動時，液壓設(shè)備可能會因此而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象后又會反過來影響汽輪機加重振動故障。此外，液壓設(shè)備的材質(zhì)也可能對其使用情況造成影響，材質(zhì)不均勻或者鑄造過程帶來的不易發(fā)現(xiàn)的隱患，都可能會導(dǎo)致液壓設(shè)備滲漏。液壓設(shè)備需要維持長期的運行，長期運行可能會使其處于超負(fù)荷狀態(tài)，導(dǎo)致液壓設(shè)備的外殼出現(xiàn)裂痕或缺口，從而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，從而對汽輪機造成影響出現(xiàn)振動故障。

3.4氣流激振造成振動異常

氣流激振是引發(fā)汽輪機組發(fā)生異常振動的主要因素，當(dāng)汽輪機組運行過程中受到不平衡的氣流沖擊的影響時，汽輪機將會產(chǎn)生如下狀況，其一：汽輪機在運行過程中對振動的敏銳感應(yīng)，極易受到各種因素的影響，規(guī)律的震動幅度增大，易發(fā)生突發(fā)性震動。其二：在汽輪機正常工作運行時，將會出現(xiàn)較大量值的低頻分量，進而危害汽輪機的正常運行。引發(fā)氣流激振的原因有兩方面，其一是汽輪機組受到不平衡氣流的沖擊，其二是在規(guī)模體積較大的發(fā)電機組內(nèi)部，當(dāng)末級比較長時，汽輪發(fā)電機組的葉片膨脹末端也很可能會產(chǎn)生氣流激振，進而引發(fā)汽輪機的異常振動。

4汽輪機振動故障解決措施

4.1針對轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡問題的解決措施

根據(jù)對轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的原因分析提出以下解決措施：首先，轉(zhuǎn)子材料選擇上應(yīng)該選擇符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求的材料，避免偷工減料等;其次，在轉(zhuǎn)子的設(shè)計、制造和安裝環(huán)節(jié)需要請專業(yè)的的人員和團隊來進行，本單位執(zhí)行人員必須具有該方面的專業(yè)素養(yǎng);然后是在使用過程中要嚴(yán)格按照相關(guān)的操作流程、操作標(biāo)準(zhǔn)和操作要求來進行，并定期進行設(shè)備的養(yǎng)護，防止人為原因?qū)υO(shè)備質(zhì)量平衡造成不良影響。通過全方位的努力來減少質(zhì)量不平衡因素對汽輪機振動故障的影響。

4.2針對轉(zhuǎn)子熱彎曲現(xiàn)象問題的解決措施

（1）汽輪機轉(zhuǎn)子彎曲故障對策：汽輪機轉(zhuǎn)子一般工作環(huán)境在高溫高壓的蒸汽之中，若是轉(zhuǎn)子溫度的增加較為均勻，則只會引起轉(zhuǎn)子長度的增加卻不會造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，因此，在汽輪機進行工作時，對汽輪機轉(zhuǎn)子進行熱平衡，避免轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲現(xiàn)象。（2）發(fā)電機轉(zhuǎn)子彎曲故障對策：當(dāng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)子震動與冷卻介質(zhì)的溫度相關(guān)聯(lián)時，運行人員需要進行轉(zhuǎn)子通風(fēng)試驗來確定汽輪機內(nèi)部的堵塞部位，及時進行疏通來保證轉(zhuǎn)子的質(zhì)量;當(dāng)檢修人員懷疑轉(zhuǎn)子熱彎曲是由于繞組的局部短路或匝間短路，可以對相關(guān)聯(lián)的電氣設(shè)備進行實驗，來確定短路部位，并及時修理。

4.3針對液壓設(shè)備滲漏問題的解決措施

液壓設(shè)備滲漏會對整個發(fā)電機組造成影響，如果不能妥善處理發(fā)電機組就要停止運行，這對電力企業(yè)來說會造成重大的經(jīng)濟損失。因此針對液壓設(shè)備滲漏問題，必須要有可實施的解決措施，首先企業(yè)應(yīng)該加強處理該類故障的能力，提高處理該類故障的技術(shù)水平。其次是要對液壓設(shè)備滲漏有正確的認(rèn)識，液壓設(shè)備的材料本身就是比較特殊，如果出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象采用一般的焊接技術(shù)無法達到預(yù)期的修復(fù)效果，如果企業(yè)不具有解決該類故障的能力就要考慮換掉設(shè)備，但是這樣會給企業(yè)增加成本投入，并且消耗更多時間，降低經(jīng)濟效益，企業(yè)應(yīng)該做好故障出現(xiàn)的完全準(zhǔn)備，提前準(zhǔn)備高分子復(fù)合材料及專業(yè)人士，隨時做好處理故障的準(zhǔn)備。

4.4針對氣流激振帶來問題的解決措施

當(dāng)發(fā)電機組因各種原因產(chǎn)生氣流激振并影響汽輪機組的運行，使其產(chǎn)生一場震動時，運行人員可直接根據(jù)發(fā)電機組的不同負(fù)荷進行分析，直接調(diào)整高壓調(diào)速氣門即可，可直接消除氣流激振現(xiàn)象，避免汽輪機出現(xiàn)異常振動，除此外，運行人員直接降低發(fā)電機組運行時的升降負(fù)荷變化速率，將負(fù)荷控制在一定范圍，亦可減輕氣流激振現(xiàn)象，以此來保證汽輪機組的正常運行，提升發(fā)電機的工作效率。

結(jié)語

汽輪機異常振動是汽輪機組運行過程中不可避免的常見故障，掌握汽輪機異常振動的特征規(guī)律，并通過各種措施將振動控制在一定范圍內(nèi)，同時加大對機組的監(jiān)視，對于電廠的安全穩(wěn)定運行具有非常重要的實際意義。

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（作者單位：遼寧紅沿河核電有限公司）