神華準(zhǔn)能公司發(fā)電廠 馬鵬飛

汽輪機(jī)組振動(dòng)過大問題探析

神華準(zhǔn)能公司發(fā)電廠 馬鵬飛

一、汽輪機(jī)組振動(dòng)過大問題的危害

汽輪機(jī)組在運(yùn)行中振動(dòng)過大，可能造成以下危害。

1. 若劇烈振動(dòng)發(fā)生在機(jī)頭，有可能直接導(dǎo)致危急保安器動(dòng)作，引起停機(jī)事故。

2. 致使汽輪機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生動(dòng)靜摩擦。嚴(yán)重的振動(dòng)還會使汽輪機(jī)內(nèi)部的動(dòng)靜葉片相對距離發(fā)生偏移，致使高低壓缸端部軸封發(fā)生不正常磨損。

3. 滑銷受損。過大的振動(dòng)會使汽輪機(jī)的滑銷系統(tǒng)嚴(yán)重磨損，滑銷系統(tǒng)過度磨損又會直接影響到機(jī)組的正常熱力膨脹與收縮，從而引起更嚴(yán)重的事故。

4. 過大的振動(dòng)會造成某些螺絲釘松脫、斷裂，引起汽輪機(jī)固定基礎(chǔ)松動(dòng)，甚至造成機(jī)組徹底報(bào)廢。

5. 對于水冷發(fā)電機(jī)來說，振動(dòng)過于劇烈會引起發(fā)電機(jī)冷卻水管斷裂或脫口，發(fā)生冷卻水大量泄漏。

6. 異常振動(dòng)會使大軸發(fā)生彎曲，甚至?xí)拱l(fā)動(dòng)機(jī)滑環(huán)和電刷磨損加劇、靜子槽楔松動(dòng)、絕緣磨損等，造成發(fā)電機(jī)或勵(lì)磁機(jī)事故。

7. 長期的振動(dòng)會使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件發(fā)生疲勞磨損，降低轉(zhuǎn)動(dòng)部件的耐疲勞強(qiáng)度。

8. 激烈的振動(dòng)會使調(diào)速系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，引起調(diào)速系統(tǒng)失常。

9. 長期的超限振動(dòng)會對運(yùn)行人員的身體造成危害。

二、產(chǎn)生汽輪機(jī)組振動(dòng)過大問題的原因

汽輪機(jī)組在啟動(dòng)和運(yùn)行中產(chǎn)生振動(dòng)是比較普遍的現(xiàn)象。引起汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)過大的原因很多，但都主要與汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢修和運(yùn)行管理的水平息息相關(guān)。就運(yùn)行管理方面來說，主要有以下兩方面的原因。

1.機(jī)組在運(yùn)行中產(chǎn)生大軸（汽輪機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)軸系）的中心偏移，引起振動(dòng)過大。

（1）機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，如果暖機(jī)時(shí)間不充分，引起高低壓缸受熱膨脹不均勻，或者滑銷系統(tǒng)卡澀，使汽缸不能自由膨脹，均會使汽缸相對轉(zhuǎn)子發(fā)生歪斜，使機(jī)組產(chǎn)生不正常的偏移， 引起振動(dòng)超限。另外，暖機(jī)時(shí)間不充分還會引起差脹超限，產(chǎn)生動(dòng)靜摩擦，加劇振動(dòng)。

（2）機(jī)組在運(yùn)行中若真空出現(xiàn)非正常的極速下降，將使排汽溫度升高，低壓缸和轉(zhuǎn)子膨脹不均，后軸承向上抬升，進(jìn)而破壞機(jī)組的動(dòng)平衡中心，引起軸系振動(dòng)超限。

（3）靠背輪安裝不正確。由于汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子軸系是一個(gè)非常復(fù)雜的彈性系統(tǒng)，中心找正是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，安裝時(shí)的些許疏忽就會使中心找正工作出現(xiàn)偏差，機(jī)組軸系中心發(fā)生偏移，導(dǎo)致在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，此種振動(dòng)往往會隨機(jī)組負(fù)荷的變化而成比例變化。

（4）機(jī)組長期違規(guī)在進(jìn)汽溫度超過設(shè)計(jì)規(guī)范的條件下運(yùn)行。過高或過低的蒸汽參數(shù)會使汽輪機(jī)的上下缸溫差過大，膨脹收縮不均勻，極易造成機(jī)組軸系中心移位超限，引起振動(dòng)超限。

（5）機(jī)組在長期的運(yùn)行中，由于沒有嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程的相關(guān)規(guī)定，致使大軸漂偏超限，引起軸系中心不正。

（6）汽輪機(jī)長期運(yùn)行引起大軸和軸瓦的過度磨損，致使軸瓦間隙超限，也會引起汽輪機(jī)軸瓦振動(dòng)超限。

2.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不均勻也會引起汽輪機(jī)組振動(dòng)過大問題。

（1） 運(yùn)行中汽輪機(jī)葉片折斷，平衡塊脫落，使轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組松動(dòng)或不平衡等，均會使轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中產(chǎn)生質(zhì)量不平衡。轉(zhuǎn)子上出現(xiàn)質(zhì)量不平衡時(shí)，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，就要受到一次不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力的沖擊，這種離心力會周期作用，久而久之就會發(fā)生振動(dòng)超限。

（2）水沖擊而引起振動(dòng)。當(dāng)鍋爐輸送的新蒸汽參數(shù)不合格時(shí)，里面混合的不飽和蒸汽中的水珠被裹挾進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)，發(fā)生水沖擊，將造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸向推力急劇增加，進(jìn)而產(chǎn)生劇烈的不平衡扭矩，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)。軸向推力過大甚至?xí)龤屏ν邏K，破壞結(jié)合面。運(yùn)行中的除氧器滿水造成軸封供汽帶水，也會使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子斷面冷卻變形，發(fā)生振動(dòng)超限。

（3）發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障引起振動(dòng)。如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間的空氣間隙不均勻造成磁通分布不均（這類振動(dòng)的主要特點(diǎn)就是轉(zhuǎn)子的振動(dòng)會引起釘子的倍頻振動(dòng)），發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路等，會使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部電磁力不均衡，這樣就會引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)超限影響到軸系的振動(dòng)超限。

（4） 汽輪機(jī)機(jī)械安裝部件松動(dòng)而引起振動(dòng)。汽輪機(jī)外部零件如地腳螺絲、基礎(chǔ)等在長期的周期作用力下會發(fā)生松動(dòng)，如果沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，松動(dòng)過于嚴(yán)重，就會引起機(jī)組振動(dòng)超限。

（5）由于潤滑油壓過低或過高，潤滑油溫過高或過低，潤滑油量不足或油中帶水，使油膜難以形成，或者油膜失穩(wěn)引起油膜振蕩，進(jìn)而引起汽輪機(jī)振動(dòng)超限。

（6）汽輪機(jī)在運(yùn)行中負(fù)荷過大會使轉(zhuǎn)子和軸瓦的承受剛度超過設(shè)計(jì)剛度，致使重心偏移，使振動(dòng)超限。

三、對汽輪機(jī)組振動(dòng)過大問題的處理

一些振動(dòng)在初期可能比較輕微，但是這種輕微的振動(dòng)往往會蘊(yùn)含著突變，絕對不能掉以輕心。還有一部分振動(dòng)產(chǎn)生突然，發(fā)展迅猛，后果也往往十分嚴(yán)重，此時(shí)就應(yīng)該當(dāng)機(jī)立斷地停機(jī)，否則就可能造成機(jī)毀人亡。所以在汽輪機(jī)組的啟動(dòng)和運(yùn)行中，必須對機(jī)組的振動(dòng)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，采取嚴(yán)密的預(yù)防和保護(hù)措施。初期發(fā)生振動(dòng)時(shí)，應(yīng)立即檢查凝汽器真空、高低壓缸差脹、軸向位移、氣缸溫度變化、主汽參數(shù)、潤滑油溫油壓、推力瓦塊的溫度等參數(shù)，如若異常及時(shí)加以調(diào)整，使其恢復(fù)正常。如果振動(dòng)超限，則應(yīng)立即拉閘停機(jī)，防止長時(shí)間振動(dòng)對設(shè)備造成重大傷害。盡可能多地及時(shí)記錄下發(fā)生振動(dòng)的第一時(shí)間的各種原始數(shù)據(jù)，以便事后進(jìn)行故障分析。停機(jī)后一定要等轉(zhuǎn)子溫度下降到規(guī)定值后方可停止轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，以防轉(zhuǎn)子彎曲變形。處理汽輪機(jī)振動(dòng)問題時(shí)，切記不可操之過急，應(yīng)及時(shí)組織有關(guān)人員全面分析產(chǎn)生振動(dòng)的原因，排除原因后方可再次啟動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)過大而影響整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行時(shí)，就應(yīng)及時(shí)拉閘停機(jī)，待檢修完成后方可重新啟動(dòng)汽輪機(jī)組。

四、結(jié)論

以上僅是筆者幾年來從事汽輪機(jī)組運(yùn)行工作中，對汽輪機(jī)組振動(dòng)的危害、原因及處理辦法的一些總結(jié)。汽輪發(fā)電機(jī)組的大部分事故，尤其是比較嚴(yán)重的設(shè)備損壞事故，起初都在一定程度上表現(xiàn)出某種異常的振動(dòng)，而這種輕微的振動(dòng)往往得不到值班員足夠的重視，致使事故被無限放大乃至機(jī)毀人亡。因此當(dāng)汽輪機(jī)組發(fā)生異常振動(dòng)的時(shí)候一定要全面分析個(gè)中原委，盡可能將事故隱患消滅于萌芽階段。