李治中　張曉慧

摘 要：汽輪發(fā)電機(jī)是電廠的主要設(shè)備之一，其安全穩(wěn)定的運(yùn)行是電廠正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。但汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中也會(huì)經(jīng)常性的發(fā)生一些常見的故障，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，則會(huì)導(dǎo)致故障擴(kuò)大，影響發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。特別是汽輪發(fā)電機(jī)異常振動(dòng)故障，導(dǎo)致其故障發(fā)生的原因較多，這就需要檢修部門需要做發(fā)電機(jī)的檢修和維護(hù)工作，能夠準(zhǔn)確的對(duì)振動(dòng)故障進(jìn)行處理，從而確保汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全性，確保發(fā)電機(jī)組能夠發(fā)揮出最大的效益。本文從汽輪機(jī)組振動(dòng)的分類入手，分析了汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障原因查詢步驟，并進(jìn)一步對(duì)汽輪機(jī)常見異常故障的分析和排除進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；振動(dòng)；故障；排除

振動(dòng)是發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)的正常狀態(tài)，由于汽輪機(jī)一旦高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，必然會(huì)有振動(dòng)產(chǎn)生，但如果振動(dòng)超出了標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍，則屬于異常振動(dòng)，這就不是運(yùn)行的正常狀態(tài)了，而是一個(gè)故障的體現(xiàn)。所以通過汽輪機(jī)機(jī)組振動(dòng)的情況可以直接反映出汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)狀況的好壞，同時(shí)根據(jù)汽輪機(jī)振動(dòng)情況也可以對(duì)機(jī)組設(shè)計(jì)、制造、安裝和檢修質(zhì)量進(jìn)行綜合的反映。當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生振動(dòng)故障時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致一些不良后果產(chǎn)生，使汽輪機(jī)正常的運(yùn)行和生產(chǎn)受到較大的影響，甚至?xí)?dǎo)致汽輪機(jī)整體發(fā)生毀壞的情況。因?yàn)橐坏┊惓Ｕ駝?dòng)，機(jī)組內(nèi)的零部件則會(huì)受到較大的動(dòng)應(yīng)力，極易導(dǎo)致零部件疲勞和損壞的情況發(fā)生，而且在異常振動(dòng)時(shí)機(jī)組內(nèi)的螺栓和螺帽也容易松懈，引發(fā)蒸汽泄漏的情況發(fā)生。極易導(dǎo)致動(dòng)靜摩擦的產(chǎn)生，使軸承受到較大的磨損，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致主軸彎曲。所以正常對(duì)于新安裝和新檢修的機(jī)組，則需要經(jīng)過試運(yùn)行合格后，才能投入正常的運(yùn)行狀態(tài)。

1 汽輪機(jī)組振動(dòng)的分類

目前機(jī)組軸系的彎曲振動(dòng)發(fā)生的較為頻繁，主要以強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)為主。通常情況下強(qiáng)迫振動(dòng)是汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)不可避免的振動(dòng)，因?yàn)楫?dāng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)時(shí)外力作用下出現(xiàn)振動(dòng)是正常的，所以通常情況下不屬于異常振動(dòng)，但當(dāng)外力作用力較大時(shí)，特別是外力與旋轉(zhuǎn)中的機(jī)械某一頻率相當(dāng)時(shí)，則振動(dòng)會(huì)超出規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值，發(fā)生異常振動(dòng)。而在汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，通常情況下是不會(huì)發(fā)生自激振動(dòng)的，這種振動(dòng)的發(fā)生與實(shí)際的外力作用是無關(guān)的，通常情況下以軸瓦自激振動(dòng)、蒸汽激振和摩擦渦動(dòng)為主，所以其屬于異常振動(dòng)，一旦自激振動(dòng)發(fā)生，則需要及時(shí)進(jìn)行處理，采取有效的措施將其控制和消除，以免導(dǎo)致故障擴(kuò)大，帶來較大的損失。

2 汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障原因查詢步驟

在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，發(fā)生振動(dòng)是較為常見的事情，由于引發(fā)振動(dòng)的原因較多，所以需要針對(duì)具體的引發(fā)振動(dòng)的原因進(jìn)行觀察，在汽輪機(jī)振動(dòng)時(shí)需要注意振動(dòng)的頻率、振動(dòng)的相位和軸承相位的變化、振動(dòng)的穩(wěn)定性、重復(fù)性等，及時(shí)記下這些振動(dòng)特征，以便在維修時(shí)進(jìn)行分析，并找出故障原因。同時(shí)還有一些汽輪機(jī)組由于在設(shè)計(jì)上就存在著缺陷，所以維修人員就需要對(duì)其故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的掌握，當(dāng)出現(xiàn)異常振動(dòng)情況發(fā)生時(shí)，則需要首先考慮缺陷設(shè)計(jì)部件是否是引發(fā)故障的原因。

3 汽輪機(jī)組常見異常震動(dòng)的分析與排除

通過對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行過程中導(dǎo)致異常振動(dòng)的情況分析表明，振動(dòng)多是由汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形和摩擦振動(dòng)所產(chǎn)生的，所以需要對(duì)這三個(gè)方面的主要特征和故障排除進(jìn)行具體的分析，以便確保汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.1 汽流激振現(xiàn)象與故障排除

汽流激振有兩個(gè)主要特征：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量；二是振動(dòng)的增大受運(yùn)行參數(shù)的影響明顯，如負(fù)荷，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性。其原因主要是由于葉片受不均衡的汽體來流沖擊就會(huì)發(fā)生汽流激振；對(duì)于大型機(jī)組，由于末級(jí)較長(zhǎng)，氣體在葉片膨脹末端產(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。針對(duì)汽輪機(jī)組汽流激振的特征，其故障分析要通過長(zhǎng)時(shí)間（一年以上）記錄每次機(jī)組振動(dòng)的數(shù)據(jù)，連同機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀察曲線的變化趨勢(shì)和范圍。通過改變升降負(fù)荷速率，從5T/h到50/h的給水量逐一變化的過程，觀察曲線變化情況。通過改變汽輪機(jī)不同負(fù)荷時(shí)高壓調(diào)速汽門重調(diào)特性，消除氣流激振。簡(jiǎn)單的說就是確定機(jī)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)荷范圍的方式來避免汽流激振的產(chǎn)生。

3.2 轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機(jī)組異常振動(dòng)特征、原因及排除

轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動(dòng)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(jī)組冷態(tài)啟機(jī)定速后帶負(fù)荷階段，此時(shí)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(dòng)增大，同時(shí)可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機(jī)組異常振動(dòng)。轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時(shí)性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機(jī)理相同，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都會(huì)產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會(huì)使兩端產(chǎn)生錐形運(yùn)動(dòng)，因而在軸向還會(huì)產(chǎn)生較大的工頻振動(dòng)。另外，轉(zhuǎn)軸彎曲時(shí)，由于彎曲產(chǎn)生的彈力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會(huì)有所抵消，轉(zhuǎn)軸的振幅在某個(gè)轉(zhuǎn)速下會(huì)有所減小，即在某個(gè)轉(zhuǎn)速上，轉(zhuǎn)軸的振幅會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“凹谷”，這點(diǎn)與不平衡轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性有所不同。當(dāng)彎曲的作用小于不衡量時(shí)，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下；當(dāng)彎曲作用大于不平衡量時(shí)，振幅的減少就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。針對(duì)轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機(jī)組異常振動(dòng)。沒有了振動(dòng)力的產(chǎn)生機(jī)組也就不會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)。

3.3 摩擦振動(dòng)的特征、原因

摩擦振動(dòng)的特征：

一是以工頻振動(dòng)信號(hào)為其主頻信號(hào)，但在轉(zhuǎn)子熱彎曲時(shí)有新的不平衡力產(chǎn)生，但由于會(huì)受到?jīng)_擊和非線性因素的影響，所以還會(huì)有分頻、倍頻、高頻分量出現(xiàn)，部分時(shí)候其波形還會(huì)有“削頂“的情況發(fā)生。

二是在摩擦振動(dòng)發(fā)生時(shí)，由于其在發(fā)生振動(dòng)時(shí)的幅值和相位的波動(dòng)特性還是存在的，而且會(huì)有較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，而一旦摩擦加大時(shí)，則幅值和相位則不會(huì)再發(fā)生波動(dòng)，這時(shí)幅值增大的速度則會(huì)非常快速。

三是一旦減速時(shí)，則會(huì)在過臨界時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)要大于正常升速時(shí)的情況，而當(dāng)停機(jī)后轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，再對(duì)大軸的晃度進(jìn)行測(cè)量，則會(huì)發(fā)現(xiàn)其要比原始值有較大的增加。

摩擦振動(dòng)的原因：

導(dǎo)致摩擦振動(dòng)產(chǎn)生的主要原因并不是由于摩擦而導(dǎo)致的拌動(dòng)和渦動(dòng)現(xiàn)象，而是由于動(dòng)靜摩擦?xí)r各點(diǎn)所受摩擦程度不同，這樣輕重摩擦處的溫度也會(huì)有所不同，這樣就會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)止截面上呈現(xiàn)不均勻的溫度，這樣在局部溫度較高時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱彎曲的產(chǎn)生，從而會(huì)有一個(gè)新的不平衡力作用上轉(zhuǎn)子上，從而引發(fā)振動(dòng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)行中的汽輪機(jī)發(fā)生異常振動(dòng)是不可避免的，屬于常見故障之一，所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)異常振動(dòng)發(fā)生時(shí)，則不要急于進(jìn)行拆機(jī)處理，需要對(duì)故障的特征進(jìn)行觀察，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行確定后，查看維修記錄，從而對(duì)故障點(diǎn)的零部件更換及檢修情況進(jìn)行了解，通常情況下，維護(hù)和保養(yǎng)不久時(shí)，零部件發(fā)生故障的幾率較小，則需要排除零部件故障，考慮其他因素的影響。對(duì)于汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障的防范，需要加強(qiáng)日常的監(jiān)督和檢測(cè)，使其做到常態(tài)化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行異常的情況，及時(shí)進(jìn)行停動(dòng)，從而避免損害的擴(kuò)大。

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