汽轮机安装振动原因与预防

汽轮机安装振动原因与预防

徐志程

中国能源建设集团山西电力建设第三有限公司  山西省太原市  030006

摘要：在中国的电力生产设施中，蒸汽涡轮机扮演着核心角色，作为不可或缺的工业基石。为了维持其高效稳定的运行性能，涡轮机的安装过程必须严谨且细致入微，特别是针对振动问题的防控措施，这是预防和避免潜在运行故障的关键步骤。通过精确的安装工艺，我们旨在确保涡轮机运行的平稳性，从而最大程度地保障电力生产的连续性和可靠性。

关键词：汽轮机；安装振动；原因与预防

1汽轮机常见典型故障

1.1转子不平衡故障

旋转体机械在运动过程不可避免地会存在一定的转子微小振动问题，而汽轮机转子不平衡振动的原因主要体现在振动与转速没有达到协调一致，加之长时间运转会加剧转子本身受热不均，进一步会产生热弯曲和陀螺变形现象。

1.2转子不对中故障

转子不对中故障产生的原因往往由于汽轮机轴系零件安装缺陷导致的角度不平衡、平行不对中以及平行偏角不对中而引起的综合原因。

1.3轴承座松动故障

轴承座松动的故障主要体现在与机体连接螺栓不牢，紧固螺栓在机体长时间运转振动环境下引发机械结构的缝隙裂纹扩展且未采取及时有效的补救措施，最终导致轴承底座松动情况加剧，振动故障发展严重，影响汽轮机正常运行，因此轴承支撑系统的连接情况作为故障排查的必检查项目之一。伴随汽轮机单机容量的不断增大，汽轮机转子承受的应力也在不断增加，由于汽轮机转子工况恶劣，运行情况多变，转子发生裂纹的概率也在不断增加。

2汽轮机振动原因分析

2.1汽轮机的油膜失稳

在汽轮机设备的运行中，油膜振动和半速涡动是两种常见的扰动源，尤其是后者，其影响力不容忽视。所谓的半速涡动，是指当发电机转子的旋转速率未能达到其第一临界转速的一半时，会引发的一种特有的振动现象。这一现象不仅伴随着振动的产生，而且会贯穿整个转速提升过程，直至达到最高转速。在此过程中，振动问题不仅影响设备性能，还直接关联着磨损问题，因此，早期识别并处理至关重要，以减小摩擦损耗。解决半速涡动的关键在于理解其产生机制及其影响因素。通过对半速涡动过程的深入研究，我们注意到涡动频率随转速变化这一特性，这成为识别半速涡动的重要标志。通过对这种振动状态的辨识，我们可以有效地防止汽轮机振动，从而减轻其潜在的危害。尽管油膜失稳现象复杂，但解决之道往往隐藏在这些关联因素之中，每多了解一个，就为我们找到解决方案增添一份可能性。因此，尽管挑战存在，但通过科学的方法，我们仍能找到有效的应对策略。

2.2汽轮机的受热膨胀不均匀

众所周知，蒸汽涡轮机的运转依赖于热能驱动，而在加热过程中，气缸会顺应热源的波动进行膨胀。然而，这种膨胀可能会导致内部结构的响应不均或零件间的相互作用失衡，进而引发一系列问题。随着涡轮机运行中的这些变化，其组件定位可能出现偏差，进而诱发振动现象。热变形误差作为一种普遍存在的挑战，源自于零件在高温下的不规则变形。它不仅扰乱了设备内部零部件的正常布局，还会在运行中引发额外的摩擦，加速磨损，降低了设备的精度。精度下降不仅缩短了设备的使用寿命，而且直接影响到其工作效率。因此，生产效率的降低是无法忽视的后果，这不仅体现在电力产出的减小，更深层次上是对整体能源系统效能的削弱。

2.3动静摩擦

相较于静摩擦，动态摩擦现象或许略显复杂但更为普遍。动态与静态并非孤立，随着时间的推移，运动路径偏离原定轨道，动静之间的间隙逐步减小，潜在的摩擦问题随之浮现。长期下来，零件间的磨损导致轨道逐渐趋近，摩擦加剧，进而引发剧烈振动，乃至轴承结构受损。部件的变形并非偶然，而是长期磨损和接触压力累积的结果。一旦发生变形，不仅可能导致性能下降，还可能引发一系列难以处理的问题，严重时足以迫使汽轮机停机。鉴于大型设备部件的更换困难，尤其是定制化或专用零件，通常意味着设备要么带着损伤继续运行，要么面临维修或废弃的命运。对汽轮机内部状态的不确定性，尤其是在未预见的情况下突然停机，隐藏的风险是无法估量的。这种隐患如若爆发，可能引发严重事故，造成巨大的经济损失和安全威胁。

2.4气流激振、转子热变形

在汽轮机的安装流程中，经常会遇到气流动态转换和转子升温的问题。如果这些问题在安装阶段未能妥善处理，随着汽轮机的持续运行，可能会导致气流诱导的振动和转子的热形变。如果不对气流变动和转子加热进行有效控制，长期的气流激发振动将损害转子的运行性能，进而影响汽轮机的整体运行状况，严重时可能导致汽轮机无法启动。这些情况突显了安装工作质量的重要性，气流变动和转子加热引起的振动问题复杂且频繁，构成了汽轮机安装振动控制的关键难题。

3汽轮机安装振动预防措施

3.1摩擦振动预防

在汽轮机的安装过程中，振动问题往往伴随着出现，尽管常见，但其背后可能反映出日常维护工作的精细程度。当维护措施未能跟上，振动现象就会频繁显现。然而，这种振动的管理并非棘手，关键在于迅速识别振动源头并及时进行干预，通过优化设备间的接触，降低摩擦，就能有效地抑制振动的发生。汽轮机的持续运作特性使得长时间运行加剧了硬件间的摩擦，进而引发振动，进一步可能导致设备的磨损。他们需实时评估设备状况，对磨损部件进行适时更换，并努力避免设备超负荷运行，以实现设备寿命的最大化和运行效率的保障。这样做的目的是为了延长设备的服务期，确保其经济性和效能。

3.2机组器材配置预防

当汽轮机在冷态启动时，转子会因短时间内热量剧增而经历显著的热变形过程，这可能导致未经干预就引发额外的振动问题。为有效预防此类故障，安装阶段对设备配置的严谨性至关重要。确保所有机组部件的合理配置，旨在抑制由振动引起的热变形，防止硬件的早期磨损。汽轮机的稳定运行依赖于气体交换和排气等操作，因此转子的工作状况监测必不可少。机组组件的选择与安装质量以及后续运行效果紧密相连，技术人员需根据设备使用的环境条件和运行需求，精细配置每一项器械。考虑到汽轮机复杂的结构，转子间可能因振动等因素产生形变，潜在地影响设备性能。这就要求工作人员具备高度的专业素养，实时监控设备运行，及时进行内部硬件的更新和维护，以消除振动等不良影响，确保设备的最优运行状态。

3.3气流激振预防

在汽轮机的安装工序中，涉及到的装配工艺相当繁琐，对作业人员精准掌控安装步骤的能力提出了高要求，以避免不必要的安装错误。流体动力诱发的振动是汽轮机安装期间普遍遇到的难题，操作人员需采取预防措施来规避此类问题的发生，这包括严谨对待工作细节、确保安装品质、以及灵活调整安装程序等，以此防止振动问题影响后续的安装进度。由气流导致的振动问题一旦在安装后显现，通常难以直接修复，往往需要拆解并重新组装来解决。因此，工作人员应深化对这类问题的研究和解决策略，一方面要致力于减少气流振动的出现，另一方面也要能迅速分析和定位问题源头，以便及时采取应对措施。

结论

步入现代社会的快速演进阶段，我国对于动力机械设备的需求呈现出持续攀升的趋势，特别是在以汽轮机为核心的能源体系中，其技术精密性所带来的性能要求日益严格。在这一背景下，设备安装过程中的精准度成为了关键因素，尤其是考虑到振动问题可能对设备整体运行的稳定性产生的潜在威胁。为此，汽轮机安装过程中需实施定制化的防振策略，同时兼顾安装过程中的各项重要环节，强化检修和维护工作，通过对振动根源的深入探究和预防措施的有效实施，确保汽轮机运行的高效性和可靠性，充分挖掘其技术价值。

参考文献：

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