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汽轮机运行中的振动问题防治处理分析

韩伟

晋能控股集团朔州热电有限公司,036000

摘要: 汽轮机的面世无疑给世界工业和经济的发展带来了蓬勃动力,促进了经济的迅猛发展,汽轮机沿用至今,显而易见地说明了汽轮机的重要地位,无论是过去还是当今时代,汽轮机带来的动力影响是不容小觑的。所以,即使是汽轮机运行过程中存在的一些微小的问题,在长期积累下也可能造成设备的重大故障和事故,汽轮机的振动问题作为长期存在的一个不利因素,更应该得到重视,避免其持续造成严重的经济损失,不利于工业经济的长远稳定发展。本文就从汽轮机的振动危害分析讲述起,以汽轮机的振动原因分析为切入点,对症下药、寻根治本,希望提出行之有效的防治措施,可以给同领域的研究者提供一些参考。
关键词: 汽轮机;运行问题;振动问题;防治分析
DOI:10.12721/ccn.2024.159413
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1 汽轮机振动危害分析

首先,我们要明白汽轮机振动的含义是什么,“振动”在这里指的是物体偏离原有的位置,也就是在运行过程中逐渐“脱轨”,这是汽轮机运行中的正常现象。运行是一个动态过程,运动位置可以存在些许误差,运动偏离规定位置少许是在允许范围之内的。产生振动的原因也是多样的,这些原因会在下文通过具体情况具体分析,正因为振动问题在汽轮机的正常运行过程中,是一件长期存在的不利因素,某种程度来说,也是一个难以避免的问题,机器设备的运行即使按部就班循规蹈矩地规范使用,依然会避免不了发生意外,所以及时的检修才是必不可少的。检修工作要对振动幅度进行勘测,安全范围在0.05mm之内,一旦偏离阈值,则会出现设备内部零件磨损的情况,设备零件长期磨损则会出现异常松动,影响工作效率事小,突然停机则会后患无穷。

2 汽轮机振动原因分析

2.1 汽轮机的油膜失稳

油膜振动和半速涡动都会引发汽轮机设备的振动问题,半速涡动更是其中占比较大的原因。当发电机转子的旋转速度跟不上第一临界转动速度的1/2时,半速涡动的现象就会出现,与此同时,这个现象会伴随着振动问题的存在一直持续到最高转速。在达到最高转速的过程中,存在的振动问题一直关联着设备的耗损问题,需要在这个过程中及时发现问题才能减少设备的摩擦损耗。那么,如何解决这个问题呢?要想找到解决方法,必然是要弄明白油膜失稳发生的主要原因是什么,从而确定其影响因素,才能找到解决问题的切入点。我们以这个半速涡动的过程为切入点会发现,当转子的转动速度改变的情况下,涡动的频率也会随之而变,这个特点可以作为判断半速涡动的关键因素。通过鉴别出来半速涡动的情况,避免汽轮振动现象的发生,从而降低振动问题带来的危害性,油膜失稳看似复杂,实际解决方法并不困难,关联因素越多,解决的可能性也越大。

2.2 汽轮机的受热膨胀不均匀

众所周知,汽轮机的运行需要热动力的推动,加热过程中气缸会受到热源的影响膨胀,膨胀的结果势必使得其他内部零件受到影响,或者气缸受热不均匀,都会造成不利的后果。这样的现象使得汽轮机设备转子中心存在偏差,就是热量使得某些物体零件发生了形变,这样造成的结果就是轴承的位置标高发生了改变,汽轮机的运行过程中某些部件发生了改变,那么运行过程中位置就有所偏差,最终产生了振动问题,受热形变造成的误差在很多设备中都是一个长期存在的不利因素,因为形变会使得设备内部的零件发生位置错乱,在运行震动过程中,不仅会产生正常运动以外的摩擦,而且还会造成零件的磨损,从而导致了设备变得不是那么精确,设备精密程度一旦打了折扣,设备的保质期大大缩短是一方面,另一方面,设备工作效率势必也会跟着受到影响,电力生产效率也会大打折扣。

2.3 气流震荡

气流震荡这一现象也发生在通常情况下,气流震荡的原因比较复杂。一般而言,当增大跨距时,临界转速会降低,所以通常会采用这种手段来降低临界转速。然而,另一方面,当随着汽轮机的转速和临界转速的差距逐渐拉大,就会出现汽轮机轴系统的不稳定。不稳定因素一旦确立,间隙就会持续拉大,涡动现象频发,各种零件之间的磨损逐步深入,在这个过程中,会增大各种切向力,损耗摩擦进一步严重,更严重的振动问题应运而生,这就是气流震荡导致的振动问题。

3 汽轮机振动问题防治处理

3.1 汽轮机振动监测系统

从前文可知,很多振动问题背后隐藏的原因都是一般情况下常见的原因,一个日常存在的原因并不像突如其来的异常那么惹人注意,那么时时刻刻的监测就显得尤为必要。为了对汽轮机的运行状态实时监控,建立完善一个汽轮机振动监测系统势在必行。汽轮机振动监测系统融入了先进的计算机技术,计算机技术使得监测系统对汽轮机的振动信号反应更加灵敏,各种信号在运行过程中都会被强大的计算机技术采集汇总,采集的信号将会进入一个特定的文件中去,这样既方便汇总也方便信号整理选择,计算机通过对不同信号的检测找出异常的振动信号,与此同时,计算机还能够依据不同故障的特点对信号进行诊断处理,实现智能化的监测工作。计算机的使用使得信号处理智能快捷,合理使用计算机技术是电力发展的进步阶梯。

3.2 油膜失稳防护

在进行汽轮机设备设计时,就应该提高轴系的稳定性以及系统的阻尼,当处于汽轮机本身的制造工艺足够优秀的情况下,汽轮机本身则不会容易发生油膜失稳等常见的故障问题。汽轮机的油膜失稳问题是日常运行工作中的常见问题,日常的维修防护工作也是必不可少的,具体的操作要从影响油膜失稳的种种因素为切入点,做到防护工作考虑周全、面面俱到。比如,在维修工作中,可以从降低润滑油的黏连效果入手,但是这样做另一方面又会对油膜的厚度产生不利影响,很可能导致油质老化现象的出现。所以维修工作并不是一蹴而就简单进行的,要考虑多方面的因素,不能顾头不顾尾,只考虑解决当下的油膜失稳问题,还要考虑是否对其他方面造成更坏的影响。

3.3 气流震荡防治

从前文得知,气流震荡作为日常运行过程中普遍存在的一个不利因素,往往是造成汽轮机设备振动问题的重头原因。气流震荡的原因比较复杂,气流震荡问题的防治也不简单。这种日常存在的不利因素往往是根深蒂固的,如果要防治仅仅通过简单的检测工作、维修工作进行“预防”还不够,更重要的是要引进新技术新手段对其进行“治理”。举个简单的例子,气流震荡过程中会出现涡动的不利现象,是汽轮机振动问题的主要影响因素,那么就可以引进借助反旋涡技术手段对其进行干扰。短期内,通过更高的技术手段来解决设备的基础问题,那么就需要借助其他手段来“治标不治本”,一个小小的反干扰手段也可以避免更深一步的严重问题发生。这些手段的目的都是为了使得气流震荡的危害影响缩减到最小,保证转子的稳定能够适应汽轮机更高强度的工作。

4 结语

综上所述,可以看出来汽轮机的平稳运行与多个因素息息相关,关注汽轮机的运行并不是一件可以一蹴而就的工作,相反,它需要时刻检测不利因素,避免出现更进一步的危害影响,汽轮机的振动问题得到重视和解决,才能保证汽轮机的工作效率高和汽轮机的运行持续且稳定,这才是电力工作生产的关键,保证电量的稳定供应,从而产生经济效益。

参考文献:

[1]曾春晖.汽轮机振动问题分析及处理措施[J].工业汽轮机,2018(03):3.

[2]张玉驹.汽轮机运行振动的危害原因分析及处理方法[J].盐业与化工,2018(05):45-47.

[3]谢晨宇,王兴邦.汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施[J].科技风,2019(15):12.