核电站大型汽轮发电机组振动控制技术分析

核电站大型汽轮发电机组振动控制技术分析

郭秀勇

中国能源建设集团江苏省电力建设第三工程有限公司，江苏 镇江 212000

摘要：在核电站的大型汽轮发电机组中，振动控制起着重要的作用。振动控制旨在减少或控制机组的振动幅度，以确保机组的稳定运行和安全性。本文介绍了大型汽轮发电机组轴系振动产生原因及其控制的发展和研究概况。

关键词：汽轮发电机组;振动;振动控制;

1核电站大型汽轮发电机组振动控制作用

汽轮发电机组的振动如果超过可接受范围，可能对机组的结构造成损害或破坏。振动控制的作用是确保机组结构处于安全的振动范围内，减少结构的疲劳损伤和振动导致的故障。高振动会导致机组设备的寿命缩短，振动控制可减少机械部件的振动，避免过早磨损，延长设备寿命，降低维护成本。汽轮发电机组的振动会影响到机组的性能，如压缩机和涡轮的工作效率和输出功率。通过振动控制，可以保持机组的稳定性能，确保发电效率和产能的稳定性。高振动会产生噪音，振动控制有助于降低机组的噪音水平，改善工作环境和减少对周围环境的噪声污染。振动控制可以减少机组的振动引起的故障概率，提高机组的运行安全性和可靠性。

2核电站大型汽轮发电机组振动控制技术

核电站大型汽轮发电机组振动控制技术涉及多个方面，从机械结构到控制系统，都有相应的技术手段来实现振动的控制。以下是一些常见的振动控制技术。

2.1机械振动控制技术

在核电站大型汽轮发电机组中，机械振动控制技术扮演着关键的角色，以确保机组的稳定运行和安全性。通过在转子和其他旋转部件上增加或移动质量，使其在运转时达到动态平衡，减少由不平衡引起的振动。这通常需要在设计和制造阶段使用专业设备进行平衡校正。通过在转子和其他旋转部件上增加或移动质量，使其在静止时达到静态平衡，排除自重和弯曲振动。静平衡通常在装配和安装过程中进行调整。安装在机组关键部位的装置，通过消耗振动的能量来抑制振动。阻尼器可以采用液压、摩擦或粘滞等机制，将振动能量转化为其他形式的能量。在机组的重要部位安装弹簧支座，利用弹性材料的特性来吸收和缓解振动，保护机组结构免受振动影响。通过优化机组的结构设计和布置，提高机组的整体刚度和稳定性，从而减少振动的产生和传递。这包括选择适当的材料、优化结构形状、增强支撑结构等方面。

优化设计可以减少机组的共振现象，并降低在运行过程中受到外部激励的影响，从而降低振动幅度。这些机械振动控制技术在核电站大型汽轮发电机组中的应用，可以有效地减少振动幅度，确保机组的稳定运行和长期可靠性。通过动平衡、静平衡、减振器的应用以及结构优化设计，可以最大程度地降低机组振动对设备和结构的影响，提高核电站的安全性和运行效率。

2.2主动振动控制技术

主动振动控制技术是一种先进的振动控制方法，通过实时监测振动信号并对系统进行反馈调节，以主动地抑制或减少振动。在核电站大型汽轮发电机组中，使用加速度传感器或其他振动传感器实时监测机组的振动信号，这些传感器通常安装在机组的关键部位，以捕捉振动的变化和特征。将传感器获取的振动信号输入至控制器，进行实时分析和处理。控制器根据振动信号的特征，通过算法进行判断，并决定采取何种措施来抑制振动。控制器可以调节机组的转速，以改变旋转部件的运动状态，从而影响振动特性。可以通过调整叶片角度等控制参数来改变机组的工作状态，以减少振动。通过电液伺服系统对机组进行实时调节，使其保持在稳定状态。电液伺服系统可以精确控制机组的运动，以抑制振动并确保机组的平稳运行。主动振动控制技术的优势在于其实时性和精确性，能够针对不同的振动情况进行灵活调节和控制。通过主动振动控制技术，可以更有效地抑制机组的振动，提高核电站大型汽轮发电机组的运行稳定性和安全性，减少对设备的损耗和故障率。

2.3被动振动控制技术

被动振动控制技术是一种通过使用吸振材料、隔振材料和隔振支座等装置来减少振动传递和放大的方法。在核电站大型汽轮发电机组中，在机组的关键部位或振动源附近使用吸振材料，如聚合物、弹性材料或吸声材料，用于吸收振动能量。在机组的结构部分或振动传递路径上使用隔振材料，如橡胶垫、弹簧垫等，以减少振动的传递和放大。在机组底座或地基上安装隔振支座，其弹性特性可隔离振动传递，阻止振动对周围环境的影响。隔振支座通常由弹簧、橡胶垫等材料构成，能够减少机组在运行过程中振动能量的传递，保护机组和周围结构。被动振动控制技术通过吸收和隔离振动能量，减少振动在机组和周围环境中的传递和放大，从而降低振动的影响。这种技术相对简单且成本较低，通常在设计和安装过程中考虑，并与其他振动控制技术相结合使用，以实现更全面的振动控制效果。

2.4智能监测与诊断技术

智能监测与诊断技术在核电站大型汽轮发电机组中扮演着重要的角色，其主要包括振动监测和故障诊断系统。安装振动传感器在机组关键部位，实时监测振动信号。振动信号包含机组运行状态和性能的重要信息，通过监测振动信号，可以及时发现异常振动，指示可能存在的故障或问题。故障诊断系统利用振动信号和其他相关参数，通过智能算法进行故障诊断和预测。基于机器学习、人工智能等技术，对振动信号进行分析和处理，识别出机组可能存在的故障类型和位置。故障诊断系统能够提前发现潜在的问题，帮助维护人员采取及时的措施，避免故障发生或减少故障造成的影响。及时监测和诊断机组状态，有助于优化运行参数，提高发电效率和设备利用率。预测性维护可以减少计划外停机时间，降低维护成本和设备损耗。及时发现潜在故障，有助于提高设备的安全性和可靠性，减少事故发生的风险。智能监测与诊断技术对于核电站大型汽轮发电机组的运行管理和维护至关重要，可以提高设备的可靠性和安全性，降低运营成本，同时也有助于延长设备的使用寿命。

2.5系统集成与优化技术

系统集成与优化技术在核电站大型汽轮发电机组中扮演着至关重要的角色，它涉及将各种振动控制技术整合在一起，并对其进行优化，以构建一个多层次、多功能的振动控制系统，实现对机组振动的全面管理和控制。将机械振动控制技术（如动平衡、静平衡）、主动振动控制技术（如控制转速、调整叶片角度）、被动振动控制技术（如吸振材料、隔振支座）以及智能监测与诊断技术整合在一起，这些技术各具特点，相互结合可以更全面地管理和控制机组的振动，提高振动控制的效果。通过优化系统结构和参数设置，使各个振动控制技术协同工作，发挥最佳效果。可以通过数学建模、仿真分析等手段对系统进行优化设计，以提高系统的稳定性、可靠性和效率。振动控制系统应具备多功能管理能力，包括振动监测、实时控制、故障诊断、预防性维护等功能。可以根据机组运行状态和环境变化，自动调整振动控制策略，实现对机组振动的动态管理和控制。振动控制系统应具备良好的可扩展性和灵活性，能够适应不同规模和类型的机组，并能够根据实际需求进行定制和调整。系统的设计应考虑未来技术发展和设备更新的需求，以便及时进行升级和改进。通过系统集成与优化技术，可以实现对核电站大型汽轮发电机组振动的全面管理和控制，提高设备的可靠性、安全性和运行效率，降低运营成本，同时也有助于延长设备的使用寿命。

结束语

综上所述，这些振动控制技术的应用可以有效地减少核电站大型汽轮发电机组的振动幅度，保护机组结构安全，提高设备的可靠性和稳定性，确保核电站的安全运行。

参考文献

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[2] 浅谈高速电机振动原因及其处理[J].王立名.电机技术,2019

[3] 北仑电厂2号机10号瓦振动原因浅析[J].张云雷.浙江电力,1996