(中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司内蒙古鄂尔多斯市017209)
摘要：电能在人们日常生活中、厂矿企业正常运转中起着举足轻重的地位，保证发电设备的正常运行就显得更为重要，尤其是汽轮发电机组及时、顺利的启动更是会为企业节省大量的成本。然而，汽轮发电机组的启动经常会因为各种故障而被迫中止，其中最常见的莫过于振动。由于机组的振动原因本身就非常复杂，再加上启机是个变工况的过程，振动增大后要迅速找到对应的处理措施就更为困难，因此了解振动增加的各种因素是减小振动的关键所在。
关键词：汽轮发电机组；振动；原因分析；对策
汽轮发电机组是一种高温高压、高速旋转的机械组合，振动现象在汽轮发电机组是普遍存在也是无法消除的,这种现象，在一定范围内是允许的，也不会对设备造成过大的损害，但超过临界值的振动会给机组乃至整个电力系统带来巨大的安全隐患。本自备电厂汽轮发电机组（型号：NZK100--9.32/535）主要负责为全厂提供厂用电，以及配合锅炉调整化工区的高、中压供汽压力，由于正常运行时负荷波动较大、启停非常频繁，对汽轮机的损害本来就比较严重，再加上启停过程中操作不合理、参数控制不到位，对汽轮机寿命造成很大的损害，尤其是振动大造成的危害更为巨大，本文就结合我厂实际，对汽轮发电机组启动过程中振动大的常见原因进行分析，并提出相应的防范措施和处理意见。
一、启动过程中上下缸温差引发的汽轮机振动。
机组冷态启动时，由于上下缸具有不同的重量和散热面积，下缸重量大于上缸，且下缸布置有抽汽管道，散热面积大，在同样的加热条件下，下缸加热速度较上缸慢，所以上缸温度大于下缸，另外，在汽缸内，蒸汽上升，其凝结水下流，使下缸受热条件变化，温升速率也较上缸慢；机组热态启动时，上下缸之间可能已经存在初始温差，或由于主蒸汽管、汽缸疏水不足，发生水冲击，导致汽缸上下缸壁温差增大。上下缸温差过大时易造成内部径向间隙变化较大，导致振动。本厂#1、2号机组都出现过高压缸内壁上、下温差超过50℃，有时高达120℃以上的现象。#1机组高压缸缸壁温度470℃打闸停机后约40min，高压缸上、下缸壁温差就以较快的速度上涨超过50℃，此时如果想要安全启动汽轮机，使用自然冷却方式减少金属壁温差，需要大约69小时上下缸温差低于50℃后，才能确保机组安全启动。防止机组启动时上、下缸壁温差超限引起振动的技术措施：1)针对停机需要在短时间内启动的情况，盘车投入后要及时关闭气缸各个进汽及疏水门进行闷缸，此时若上下缸温差或抽气管温度变化较大，则开本体疏水进行疏水一段时间（5min左右），直至温差有减小的趋势。另外，开真空破坏门后及时调整轴封供汽，监视高低加热器以及热井水位，严防气缸进冷汽冷水。2)加强监视气缸温度变化情况，及时发现不正常的温升出现。3)投运轴封供汽前一定要先投入盘车，且在投轴封前要充分暖管（疏水母管的疏水温度达到90℃以上），确保轴封供汽不带水。4）轴封暖管过程中要将高低压轴封供汽调门及调门后手动门全部关闭，调门后正常疏水电动门、手动门关闭，严防暖管期间蒸汽经轴封窜入气缸。5）低速和中速暖机时间的长短以上下缸温差确定，缸差有缩小的趋势，可继续暖机，如果缸差有拉大的趋势，则开始升速。
二、启动过程中胀差引发的汽轮机振动。
汽轮机冷态启动过程实际上是一个逐步加热汽缸、转子的过程，随着汽轮机启动，汽缸和转子温度上升，然而气缸和转子的质面比、受热条件等的不同，导致两者膨胀水平不同，胀差的大小实际上就是反映汽轮机的各部件相对间隙的大小。在启机过程中，由于操作不当可能导致转子和气缸产生较大的胀差，超过一定范围后相对间隙就会消失，发生动静摩擦，引起强烈振动。启机过程中影响汽轮机胀差的因素主要包括以下几个方面:1)滑销系统或轴承台板的滑动性能差，易卡涩，气缸膨胀不出来。在启动时，汽轮机出现胀差逐渐增大或者跳跃的现象，这就需要在启机前仔细检查滑销系统和启机过程中密切注意胀差的变化情况。2)轴封供汽对胀差的影响。由于轴封直接与大轴接触，蒸汽温度可直接影响转子的伸长和缩短。启机过程中轴封供汽温度过高或者供汽量过大，引起轴颈过分的伸长，导致胀差向正值方向增大，相反轴封温度过低时胀差向负值方向增大。在升速过程中高压缸胀差大于+1.0mm，应采取调整真空或开打本体疏水、延长暖机时间的方法，如负值小于-1.5mm，则采用投高压前轴封供汽、调整减少前几级抽气量的办法处理。3)凝汽器真空对胀差的影响。冲转过程中，当真空过低时，机组进气量增加，使高压转子受热加快，高压缸正胀差随之增加；低压缸的进气量增加，则带走了鼓风摩擦产生的热量，使正胀差减小，但大量的高温疏水进入凝汽器，当气缸温度过高时，会导致汽缸中心线与轴转子的中心线不一致，严重时可能会导致动静摩擦，使机组产生剧烈的振动。真空过高时的情况则相反。因此，开机时真空不应过高或过低，本厂通常维持在40～45kPa左右。4）启机前暖机时间过短或升速、加负荷速度太快。整个过程控制主汽温升率不超过2.5℃/min，气缸及法兰金属温升率不超过2.5℃/min，主蒸汽管管壁温升率不超过7℃/min，高压主汽门、调节汽门阀壁温升率不超过5℃/min。
三、启动过程中润滑油系统异常引发的汽轮机振动。
1）润滑油温度过高可导致油膜被破坏，润滑不良，轴瓦与转轴之间就存在直接的摩擦，从而导致振动的发生，更严重的是，摩擦之下会产生很高的温度，将轴瓦合金层烧坏，甚至引起油系统的着火。润滑油温越低，油的粘度越大，导致油在轴瓦和轴颈之间的流动性下降，无法提供足够的冷却和润滑用油，阻碍油的流动性，油膜形成不均衡、不稳定，导致支撑不良，引起振动上升。所以在启机过程中要严格控制冷油器出口油温在40℃左右。2）轴瓦供油不足或轴承进油孔堵塞导致供油中断，造成油膜不稳定或油膜破坏引起振动。因此，在冲转之前，一定要检查并检查到位。3）润滑油油质不合格，油中含有杂质，使轴瓦乌金磨损而引起振动超标，或者是油中水分过大使油质乳化，引起振动的增加。
四、启动过程中其他因素引发的汽轮机振动。
1)汽缸法兰内外壁温度对振动的影响。由于汽缸法兰内外温差引起的热变形也会引起汽轮机振动的增加，高压缸的水平法兰厚度约为汽缸厚度的4倍，由于加热条件不同，法兰的温升较气缸延时较多，从而产生温差，使汽缸的热膨胀受到法兰的限制，金属产生变形，严重时会引起动静部分碰摩，导致机组强烈的振动。因此，在机组启动时为减少法兰内外壁温差，积极合理投用法兰螺栓加热装置或延长暖
机时间，使法兰的温度变化跟上汽缸的温度变化，减少金属的热变形。2)转子热弯曲对振动的影响。汽轮机开始冲转之前，因为有上、下缸之间的温差，使转子的上部和下部也存在温差，导致转子质量中心不平衡，产生热弯曲。在热弯值较大的情况下启动汽轮机，产生的不平衡离心力很可能引起机组的强烈振动。因此，在启动机组前，检查和测量转子的热弯曲值，一般不超过原始值0.02mm，如果转子热弯曲值过大，要延长盘车时间或将转子转动180︒进行直轴，并检查上下缸温差、各疏水是否充分，在弯曲值降低到正常，盘车电流稳定，内部无摩擦声后方能启动。3）临界转速区域振动的控制。汽轮机通过临界转速（临界转速分别为：800～1100r/min和1700～2100r/min）时的振动本身就很大，启机升速过程要迅速平稳通过该区域，避免通过临界转速时振动超标而跳机。通过临界转速时的升速率应在500r/min，并测取振动值，轴承盖振动值应小于0.1mm，如轴承盖振动超过0.1mm或相对轴振超过0.25mm，应打闸停机，严禁强行通过临界转速或降速暖机。4）蒸汽参数对振动的影响。由于启机过程用气量较少，控制不好蒸汽参数和进气量，就会影响到汽轮机各个部件的受热条件，且不能保证转子受到均衡的气流冲击，从而造成机组的振动，所以，启机时控制蒸汽参数是十分重要的，暖管时用机来气旁路门控制蒸汽参数，暖管结束后用机来气门控制蒸汽参数，且控制过程要平稳缓慢，防止蒸汽压力和温度大幅变化。另外，由于左右侧调门开度不一致，蒸汽流量偏差大，也会造成汽轮机振动的增大。要减小这类因素对振动的影响，在启机前要严格执行调门整定工作，且在冲转前检查，确保阀门管理置“单阀”位。
总之，开机过程中引起振动的原因很多，本文只是列举了几种常见的增加启机过程中振动水平的原因和相应处理措施，操作人员应熟悉机组振动的有关基本知识，了解引起机组振动的各方面因素，并提前预防、处理，将开机过程中易加大机组振动的不合理因素及时消除，以确保机组能安全启动。
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