張偉林 羅松德

（北方聯(lián)合電力蒙西發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 烏海 016000）

我國經(jīng)濟的快速發(fā)展對我國電力供應(yīng)提出了更高的要求。為了保障城市經(jīng)濟的發(fā)展與居民用電的穩(wěn)定，加強汽輪機組日常保養(yǎng)與維護(hù)，保障城市供電已經(jīng)成為了火力發(fā)電廠維護(hù)部門的重要任務(wù)。汽輪機由于其運行時間長、關(guān)鍵部位長期磨損等原因，汽輪機組故障時常出現(xiàn)，嚴(yán)重影響發(fā)電機組的正常運行。機事故以及導(dǎo)致軸承座松動、基礎(chǔ)甚至廠房建筑物的共振損壞等。因此，分析找出汽輪機異常振動原因并制定解決方案非常重要，是保證機組安全運行的基礎(chǔ)。

1 火電廠300MW汽輪機常見異常振動的分析及解決對策

1.1 油膜震蕩

1.1.1 產(chǎn)生的原因分析

油膜自激震蕩是由于汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子在軸承油膜上高速旋轉(zhuǎn)時，喪失穩(wěn)定性的結(jié)果。穩(wěn)定時，轉(zhuǎn)軸是圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的。當(dāng)失穩(wěn)后。一方面轉(zhuǎn)軸圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)，另一方面該軸線本身還圍繞平衡點渦動。軸線的渦動頻率總保持大約等于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的一半，故又稱半速渦動。當(dāng)半速渦動的渦動速度同轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速相重合時，半速渦動被共振放大，就表現(xiàn)為激烈的振動。油膜振動具有下列特征：

①油膜震蕩一經(jīng)發(fā)生，振幅便很快的增加，使機組產(chǎn)生激烈振動。這種振動隨著轉(zhuǎn)速的升高，振幅并不減小。失穩(wěn)而半速渦動可能較早。而油膜震蕩則總是在2倍于第一臨界轉(zhuǎn)速之后出現(xiàn)。

②油膜震蕩時，振動的主頻率約等于發(fā)電機的一階臨界轉(zhuǎn)速，且不隨轉(zhuǎn)速升高而改變。

③發(fā)生油膜震蕩時，振幅將不只是于轉(zhuǎn)速一致的工頻振動，而且還有低頻分量。

④發(fā)生油膜震蕩的軸承，頂軸油壓也發(fā)生劇烈擺動，軸承內(nèi)有明顯的金屬撞擊聲。

⑤油膜震蕩嚴(yán)重時，仔細(xì)觀察可以看到主軸的外露部分在顫動。

1.1.2 故障解決措施

在機組出現(xiàn)油膜震蕩時，可采用以下解決對策：

①增加軸瓦比壓。

②減小軸瓦頂部間隙或增大上軸瓦軸承合金的寬度。

③減小軸頸與軸瓦的接觸角，一般可減小至 300～400。

④降低潤滑油動力粘度。例如提高油溫或選用粘度較小的潤滑油等。

⑤用平衡的方法將轉(zhuǎn)子原有不平衡分量降得很少。

1.2 汽流激振

1.2.1 產(chǎn)生的原因分析

汽流激振類振動有以下特點：a、汽輪發(fā)電機組的負(fù)荷超過某一負(fù)荷點，軸振動立即急劇增加；如果降負(fù)荷低于負(fù)荷點，振動立即迅速減小。b、強烈振動的頻率約等于或低于高壓轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速。c、汽流激振一般為正向渦動。d、發(fā)生汽流激振的部位在高壓轉(zhuǎn)子或再熱中壓轉(zhuǎn)子段。

其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來流沖擊就會發(fā)生汽流激振；對于大型機組，由于末級較長，氣體在葉片末端膨脹產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。

1.2.2 故障解決對策

針對汽輪機組汽流激振的特征，其故障分析要通過長時間(一年以上)記錄每次機組振動的數(shù)據(jù)，連同機組滿負(fù)荷時的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀察曲線變化情況。簡單的說就是確定機組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負(fù)荷變化率和避開產(chǎn)生汽流激振的負(fù)荷范圍的方式避免汽流激振。

1.3 轉(zhuǎn)子熱彎曲

1.3.1 產(chǎn)生原因分析

轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機組冷態(tài)起機定速后帶負(fù)荷階段，此時轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動增大，同時可能伴隨相位變化。當(dāng)彎曲的作用大于不平衡量時，振幅的減小發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。

1.3.2 故障解決措施

針對轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機組異常振動，沒有了振動力的產(chǎn)生機組也就不會出現(xiàn)異常振動。

1.4 摩擦振動

1.4.1 產(chǎn)生原因分析

摩擦振動的特征：一是由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動信號的主頻仍為工頻。但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時波形存在“削頂”現(xiàn)象。二是發(fā)生摩擦?xí)r，振動的幅值和相位都具有波動特性，波動持續(xù)時間可能比較長。渦動等現(xiàn)象，但實際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。由于重摩擦側(cè)溫度高于輕摩擦側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，產(chǎn)生一個新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上引起振動。

1.4.2 故障解決對策

平時定時對汽輪機組進(jìn)行維護(hù)，并對留意是否存在不和諧的機件摩擦聲，確保及時發(fā)現(xiàn)問題并對相應(yīng)機件進(jìn)行維修或更換，避免因摩擦振動引起的機組運行故障。

2 對汽輪機異常振動故障原因查詢的幾點建議

汽輪發(fā)電機組振動異常是運行中最常見的故障之一，其發(fā)生的原因是多方面的，也是十分復(fù)雜的，與制造、安裝、檢修和運行水平有直接關(guān)系。發(fā)生異常振動時，建議從以下幾方面分析判斷。

2.1 振動的頻率是1X、2X、1/2X等，振動的相位是否有變化及相鄰相位的關(guān)系。例如汽輪機轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡會有下列現(xiàn)象：升速時振動與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，轉(zhuǎn)速高振動大，振動的頻率主要是1X，振動的相位一般不變化及相鄰相位出現(xiàn)相同或相反，且重復(fù)性好。

2.2 與負(fù)荷的關(guān)系，其可能原因有：滑銷系統(tǒng)不良；基礎(chǔ)不均勻的下沉：主蒸汽管路布置不當(dāng)，在熱膨脹時汽缸施加了作用力；其他不正常的熱變形引起機組中心線發(fā)生變化等。

結(jié)語

300MW汽輪機組擔(dān)負(fù)著火力發(fā)電企業(yè)發(fā)電任務(wù)的重點。汽輪機異常振動時汽輪機運行過程中不可避免的故障，同時也是較為常見的故障。在進(jìn)行此類故障排除時，不能急于拆解機組，首先要根據(jù)故障特征進(jìn)行故障分析，確定故障點后查看機組維修記錄，確認(rèn)故障點零部件情況。如故障點零部件為剛剛檢修過并更換，因再次確認(rèn)故障點，確認(rèn)為改點后進(jìn)行拆解。一般來講短期內(nèi)進(jìn)過維護(hù)保養(yǎng)的部件出現(xiàn)故障的幾率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于維護(hù)時間長的部件。因此，在進(jìn)行汽輪機異常振動原因分析時要格外注意。許多情況時需要維修人員長期積累的經(jīng)驗來判斷的，加強企業(yè)汽輪機組維護(hù)保養(yǎng)人員培訓(xùn)，提高維修人員素質(zhì)及專業(yè)技能時提高汽輪機故常排除效率的最佳途徑。只有保證汽輪機的運行質(zhì)量，才能確保電廠安全經(jīng)濟地運行工作，為企業(yè)創(chuàng)造最大的經(jīng)濟利益。

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