当我们仔细研究通过常规和非常规能源发电的比例时，我们发现世界上50%以上的电能需求由核电厂和火力发电厂满足。作为这些发电厂的核心，最基本的部件之一是蒸汽轮机。沸腾的水（有时加入一些溶剂）产生的蒸汽在热量的帮助下驱动涡轮机的转子，最终导致耦合轴旋转。该轴还连接到发电机，该发电机将该旋转运动转换为电力。

 

 

 

蒸汽轮机中的振动

 

 

从结构上讲，蒸汽轮机是一个复杂的组件，它将许多复杂的部件组合在一起，任何一种由于动部件和对应配合静部件等引起的不可控振动都可能导致系统故障，从而导致重大灾难。如最近一个例子是发生在2019年的印度北部Anpara D热电厂500MW汽轮发电机组的爆炸。

 

因此，分析振动的原因和强度对于确保正确操作和安全至关重要。

 

 

 

 

 

汽轮机振动的主要原因

 

 

在这里，我们将讨论任何火力发电厂汽轮机振动的可能主要原因：

 

1

 汽轮机转子失衡

 

• 安装和维修方面：如转子动平衡不理想、隔板通道不合格、叶片节距偏差、两个半隔板之间的装配不当或固定叶片的外缘腐蚀。维护大修后，必须仔细维护所有叶片的相同重量和材料，尤其是仅更换少数叶片时。即使叶片重量或重心的微小变化也会导致转子不平衡和振动。

• 运行过程中：转子结垢、质量脱落、碰磨或裂纹等次生弯曲导致失衡、应力腐蚀等导致失衡。

  如转子结垢，一台30MW的蒸汽轮机在污染情况下可能损失高达5%的发电量。

 

 

2

对中

 

另一个可能导致汽轮机多轴承轴系振动行为变化的关键因素是不不对中，这会在联轴器上施加过多的弯矩。

 

发生错位的迹象之一是冷热振动行为的改变。这种冲击可以观察到为每转一次的振动。在理想情况下，总长度约为70m的完整涡轮发电机组轴线应为连续且平滑的曲线。否则，就可能存在错位的问题。

 

下图表示涡轮发电机系统中的轴线不对中。它负责改变蒸汽轮机的振动行为。

为避免此类情况或处理错位问题：我们应该确保固定部件和旋转部件之间有足够的间隙，以及轴和轴承之间的同心度。于这种情况主要是由于轴承故障造成的，因此更换轴承将有助于消除不必要的振动。

汽轮机转子振动7.故障可能由维护不当引起。从转子上拆下阀盘的操作不正确，导致轴上有很深的划痕。修理需要对轴进行返工和重新平衡，以防止可能导致振动的不平衡。图片来源：阿瓦兹发电管理公司。

汽轮机转子振动8.蒸汽可以绕过螺栓。插入孔中的大型螺栓用于将大型水平接头法兰牢牢固定在高压气缸中。螺栓孔是由于汽缸变形和管道压力变化而可能形成蒸汽喷射泄漏的地方。图片来源：阿瓦兹发电管理公司。

3

旋转元件的磨损

 

在运行的蒸汽轮机中，旋转部件受到恒定静态和动态载荷情景的影响。这种持续的负载和高压会导致旋转元件的磨损、不平衡和错位，从而导致不必要的振动。

 

磨损部件的另一个原因可能是蒸汽对涡轮转子的突然冲击。这种影响发生在汽轮机无故跳闸的情况下。部件的磨损最初可能会导致较小的振动幅度，通常不会立即导致故障。然而，如果长时间不干预，情况会变得更糟。

 

由于间隙不足而导致摩擦会破坏转子的末端密封。这种情况通常发生在工作速度下的高质量转子与静止表面接触时，通常是由于迷宫或隔板压盖密封件与转子之间的间隙太小引起的。其次，接触点可能会局部温度升高，导致接触点的金属温度由于摩擦而升高。

 

大型旋转转子质量与固定密封件的冲击产生的力通常会在转子表面上留下一层金属。摩擦会导致转子在撞击点处的弹性变形和临时转子轴弯曲。轴弯曲通常会导致振动水平增加。