汽輪機運行中的振動及防治措施探討

楊兵

摘 要： 經(jīng)濟的快速發(fā)展，對于能源的需求也在逐漸增加，尤其是電力能源，有效的推動了我國電力企業(yè)的發(fā)展?；鹆Πl(fā)電作為一種傳統(tǒng)的發(fā)電方式，對于我國經(jīng)濟的發(fā)展以及居民的正常生活具有重要意義。經(jīng)濟的發(fā)展有效的推動了火電的發(fā)展，汽輪機、鍋爐、發(fā)電機是火電發(fā)展的重要構(gòu)成部分，但是，在實際的工作過程中，汽輪機由于振動會產(chǎn)生嚴重的故障，嚴重影響了火電廠發(fā)電質(zhì)量。文章主要針對出現(xiàn)振動的原因進行分析，并且依據(jù)實際情況提出了一些意見，希望能夠保證火電廠生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：汽輪機運行 汽輪機振動 火力發(fā)電 鍋爐

中圖分類號：TK26 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）10-0275-01

在火電發(fā)展過程中，出現(xiàn)振動現(xiàn)象是一種較為常見的問題，也是導(dǎo)致火電出現(xiàn)故障的主要因素。但是在實際的工作過程中，我國相關(guān)工作人員對此進行研究分析，并且取得了良好的成果。

一、汽輪機振動的危害分析

通常來說，振動指的是物體偏離原來的運行位置，失去平衡，能夠產(chǎn)生和位能的連續(xù)相互轉(zhuǎn)換作用，就會產(chǎn)生故障。在相關(guān)設(shè)備運行過程中，出現(xiàn)一些較小的振動是無法避免的，只需要將振動幅度控制在一定的范圍內(nèi)，就能夠滿足實際的需求。汽輪機在運行過程中， 一般情況下的，所產(chǎn)生的振動是不具備一定的危害的，但是，由于各種因素的影響，振動會超出一定的范圍，就會對汽輪機造成一定的危害。

人們所說的振動超過范圍，主要指的是頻率超過了一定范圍，例如：如軸系中心變化、發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水路局部堵塞、膨脹受阻、軸承磨損或者是軸座松動等，都會出現(xiàn)嚴重的振動，從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的零件都出現(xiàn)松動的現(xiàn)象，就會使得汽輪機內(nèi)部出現(xiàn)摩擦，導(dǎo)致汽輪機受到嚴重的磨損。長此已久，就會形成惡性循環(huán)，使得汽輪機的使用壽命降低，因此，工作人員應(yīng)該積極對其進行研究分析，積極采取相應(yīng)措施，才能保證汽輪機的安全運行。

二、汽輪機出現(xiàn)振動的原因探究

由于汽輪機出現(xiàn)振動的原因具有一定的多樣性，能夠分為：

1.油膜失穩(wěn)

通常來說，汽輪機油膜失穩(wěn)主要能夠表現(xiàn)為兩種形式，半速渦動和油膜振蕩，半速渦動通常都是發(fā)生在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速小于兩倍第一臨界轉(zhuǎn)速時，在逐漸提高轉(zhuǎn)速的過程中，某一個低轉(zhuǎn)速開始，一般狀況下，這種振動都會持續(xù)較長的時間，直到轉(zhuǎn)速達到最高，并且， 也可能在某一個轉(zhuǎn)速下就會消失。如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，渦動出現(xiàn)的頻率也會逐漸發(fā)生變化， 此時轉(zhuǎn)度的半頻關(guān)系依舊保持不變。對于此種故障，對于此種現(xiàn)象的有效判斷方式是級聯(lián)圖，在級聯(lián)圖上，半頻振峰的頻率點連接形成一條傾斜形狀為2的直線，并且，在波形圖以及軸心也可以看到以低頻為現(xiàn)象。

2.氣流振動

一般來說，氣流振動出現(xiàn)的形式也會各種各樣，并且原因也各不相同。（1）頂隙激振，在設(shè)計過程中，由于工作人員對汽輪機的效率以及性能要求較高，工作人員采用提高工作轉(zhuǎn)速以及增加級數(shù)，從而能夠達到相應(yīng)的要求。但是，由于級數(shù)的變化，使得轉(zhuǎn)子的跨度增加， 臨界的轉(zhuǎn)速降低，同時，由于轉(zhuǎn)速的提高使得工作轉(zhuǎn)速以及臨界轉(zhuǎn)速的速度比較大，從而嚴重影響了軸系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。另外，在系統(tǒng)運行過程中，由于轉(zhuǎn)子的彎曲使通流部分就徑向間隙也發(fā)生了改變，一側(cè)間隙擴大，另一側(cè)間隙擴大，減小的一側(cè)熱效率增加，反之熱效率減少，這就會導(dǎo)致切向力作用在軸頸上，就會使得沿著軸徑發(fā)現(xiàn)進行渦動。（2）葉輪流通出現(xiàn)的相互作用，葉輪圍帶以及殼體兩者之間存在的縫隙較大，如果轉(zhuǎn)速大于基頻的2.5倍，就會出現(xiàn)嚴重的失穩(wěn)現(xiàn)象。葉輪帶也可以產(chǎn)生一定的失穩(wěn)力，如果葉輪帶出現(xiàn)泄流量守恒，就會導(dǎo)致其出現(xiàn)磨損，如果是活塞式，就會導(dǎo)致其密封環(huán)流動出現(xiàn)較高的切向力，同時，磨損會造成口密封間隙擴大，就會使得流動切向力進一步提高，從而造成嚴重的振動。在此過程中，葉輪圍帶自身對汽輪機的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定具有一定的作用，磨損、平衡活塞式的密封環(huán)入口處，葉輪圍帶徑向泄流量或造成較大的切向轉(zhuǎn)速，氣流激振通常只能發(fā)生在參數(shù)較高的高壓轉(zhuǎn)子上。通常來說，渦動的前進方向都是向前的，其軌跡為圓形或者橢圓形，在出現(xiàn)振蕩時，振幅逐漸接近大偏心率，自激振動的頻率逐漸傾向于轉(zhuǎn)子橫向振動的固有頻率。如果流體激振處于，失穩(wěn)狀態(tài)，轉(zhuǎn)子出現(xiàn)激振動呈現(xiàn)的模態(tài)，最大振幅不會出現(xiàn)在軸承的傳感器上，對于此種故障，工作人員只能通過安裝振型測試探頭對其進行觀察。

3.膨脹不均

膨脹不均所導(dǎo)致的振動主要是由于汽缸膨脹受阻、加熱的不均勻所造成，此時的汽輪軸承位置以及標高都會發(fā)生的不同程度的變化，從而使得轉(zhuǎn)子的中心發(fā)生不同程度的位移，能夠減少軸承的剛度，使得機械出現(xiàn)振動。導(dǎo)致振動出現(xiàn)的原因：機組在啟動過程中，疏水不夠暢通或者是沖轉(zhuǎn)或者是運行過程，主熱汽溫、再熱汽溫、壓力與金屬汽缸的溫度不能融合，使得轉(zhuǎn)子受力不夠均勻。

三、汽輪機振動的防止措施分析

1.氣流激蕩的防止措施

工作人員通過對故障進行總結(jié)，氣流激蕩在我國火電系統(tǒng)運行過程中，出現(xiàn)的較少。防止其出現(xiàn)故障的主要措施為：工作人員可以利用，反漩渦技術(shù)對流體軸向運動進行干預(yù)， 逆向注入流體，能夠保證失穩(wěn)界限的轉(zhuǎn)速，此種控制方式能夠衍生出一些有效的控制措施，不會對汽輪造成損壞。另外，工作人員可以對軸頸在軸承的偏心率進行考慮，能夠減少振動狀況的發(fā)生。工作人員還可以通過改變軸承的形狀，對周向旋流進行干擾，能夠減少其切向力的強度，保證轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。

2.油膜失穩(wěn)和油膜振蕩的防止措施

針對此種現(xiàn)象，工作人員在設(shè)計階段，應(yīng)該對軸系的穩(wěn)定裕度和系統(tǒng)阻尼進行控制。在設(shè)備運行以及檢修過程中，工作人員應(yīng)該保證軸系的穩(wěn)定性，然后對其進行檢查。工作人員積極對軸承進行維護是防止油膜出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象的最佳方式。

3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽輪機振動診斷系統(tǒng)

總的來說，對振動處理的有效措施是保養(yǎng)、更換設(shè)備、參數(shù)調(diào)整三種方式，通常來說，防止汽輪機出現(xiàn)振動現(xiàn)象，相關(guān)部門應(yīng)該構(gòu)建一套完善的汽輪機診斷檢測系統(tǒng)，能夠及時的發(fā)現(xiàn)其中存在的問題。

通常來說神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是汽輪機振動診斷系統(tǒng)是一種全新的成果，其主要是通過對計算機信息處理系統(tǒng)的運用，對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行分析，從而確定相應(yīng)的振動故障。此種方式在工作過程中，主要是依據(jù)汽輪機振動信號分析，從而提取相應(yīng)的故障，明確其具體的處理方式，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和Matlab軟件的信號處理的應(yīng)用結(jié)合，同時還采用了GUI界面編程構(gòu)建汽輪機振動故障的識別系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要是對汽輪機的振動信號進行采集，同時，還能及時對相應(yīng)數(shù)據(jù)進行分析處理，最終對振動類別的判斷。

首先，工作人員應(yīng)該安裝信號采集系統(tǒng)，在汽輪機的頭部、各個振動點安裝機械箱以及吸納紅采集裝置，然后，開始對相應(yīng)的信號進行采集，將數(shù)據(jù)存放在一些特定的文件中，便于工作人員對其進行分析利用。另外，工作人員能夠?qū)⑿盘柕亩囗椱厔葸M行消除，還能夠降低其噪音，從而能夠保證相關(guān)工作的順利進行。

此種系統(tǒng)在工作過程中具有一定的準確性、方便性、快速性。此系統(tǒng)的應(yīng)用，工作人員能夠快速準確的對汽輪機的振動現(xiàn)象進行判斷，能夠避免出現(xiàn)一些較大的事故。

4.膨脹不均的錯例措施

對于此種故障，在設(shè)備啟動之前，工作人員應(yīng)該做好相應(yīng)的檢查工作，檢查管道是否滿足實際的需求，在運行過程是否會出現(xiàn)積水，同時，工作人員還應(yīng)該對疏水管道的主管道進行檢查，保證其能夠滿足實際的工作需求。主熱汽溫壓力與金屬汽缸配置不協(xié)調(diào)所引起的故障，對于此種現(xiàn)象來說，工作人員應(yīng)該對設(shè)備的各個方面進行檢查，防止其出現(xiàn)變形的現(xiàn)象；如果發(fā)現(xiàn)一些設(shè)備出現(xiàn)了變形或者損壞，工作人員應(yīng)該及時對其進行更換及時對參數(shù)進行調(diào)整，保證其能夠正常運行。動靜摩擦所導(dǎo)致的故障主要是工作人員的設(shè)計合理，導(dǎo)致設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)不同程度的損壞，對于此種現(xiàn)象，工作人員應(yīng)該積極的降低汽輪機的效率要求，及時對損壞的零件進行更換，能夠有效的預(yù)防摩擦，并且還可以添加一些油脂，能夠增強零件之間的潤滑。

四、總結(jié)

綜上所述，火電廠在發(fā)展過程中，汽輪機是相關(guān)工作開展的主要構(gòu)成部分，積極對其對其運行故障進行分析，具有重要意義，能夠保證工作人員及時依據(jù)實際情況采取相應(yīng)的措施，保證其安全運行。在實際的工作開展過程中，工作人員應(yīng)該從實際情況出發(fā)，不管是零件還是機械的購買以及維護，都應(yīng)該進行嚴格把握，才能從根本上保證汽輪機運行的穩(wěn)定性，推動我國火電的發(fā)展。

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