【摘 要】 電力行業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱性產(chǎn)業(yè)，其安全穩(wěn)定的運(yùn)行對于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展至關(guān)重要。汽輪機(jī)作為電力企業(yè)重要的發(fā)電設(shè)備，是確保電力企業(yè)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，但汽輪機(jī)作為機(jī)械設(shè)備，在運(yùn)行過程中不可避免的會(huì)發(fā)生一些常見故障。文章從汽輪機(jī)振動(dòng)的特點(diǎn)入手，對汽輪機(jī)振動(dòng)故障的原因和危害進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對汽輪機(jī)振動(dòng)故障的處理措施進(jìn)行了具體的闡述。

【關(guān)鍵詞】 機(jī)組汽輪機(jī)；故障分析；問題措施

引言：

振動(dòng)是指一種周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，處在高速旋轉(zhuǎn)下的汽輪機(jī)在正常運(yùn)行中總是存在著不同程度和方向的振動(dòng)。對于振動(dòng)，我們希望它愈小愈好，對設(shè)備的危害不大，因而是允許的。這里所講的異常振動(dòng)，是指對設(shè)備有危害，超出了允許范圍的振動(dòng)。

一、汽輪機(jī)振動(dòng)特點(diǎn)分析

汽輪機(jī)的振動(dòng)特點(diǎn)表現(xiàn)在其第一次啟動(dòng)升速到超過其臨界轉(zhuǎn)速的時(shí)候，通過對軸承振動(dòng)的大小來判斷汽輪機(jī)是否產(chǎn)生故障。如果情況良好，則可以判斷汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與拖帶機(jī)組的轉(zhuǎn)子在當(dāng)前處于平衡的狀態(tài)，軸承未有任何的損傷。若要在停機(jī)后對汽輪機(jī)的末級(jí)的葉輪進(jìn)行配重，應(yīng)注意先在其空載的時(shí)候，保持其空轉(zhuǎn)速度在3000轉(zhuǎn)/分鐘，同時(shí)將下軸承基頻振動(dòng)降到安全線以下方可進(jìn)行操作。待機(jī)組的配置再次發(fā)動(dòng)之后，根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)是將軸承的垂直的振動(dòng)調(diào)整為15μm，同時(shí)帶負(fù)荷在20MW的時(shí)候，其振動(dòng)基本不變。待振動(dòng)升到91.7μm時(shí)，這個(gè)時(shí)候要及時(shí)打閘停機(jī)，并且在這個(gè)時(shí)候大軸的擾度比在開機(jī)的時(shí)候要大100。當(dāng)在進(jìn)行第三次啟動(dòng)的時(shí)候，在后汽封的溫度達(dá)到300度的時(shí)候，并且在90.7μm的時(shí)候，要打閘和停機(jī)。機(jī)組在整個(gè)啟動(dòng)過程中造成的振動(dòng)突增，會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測系統(tǒng)報(bào)警，說明汽輪機(jī)的故障在逐漸的惡化。

二、振動(dòng)故障原因及危害

1、振動(dòng)故障原因

凝汽式汽輪機(jī)發(fā)生振動(dòng)故障的原因較多，無論是設(shè)計(jì)、制造水平，還是運(yùn)行維護(hù)和保養(yǎng)，甚至于安裝技術(shù)和檢修技術(shù)等都可能導(dǎo)致汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)故障，而且這些導(dǎo)致振動(dòng)故障的原因之間還會(huì)相互影響。

（1）由于當(dāng)前受制到技術(shù)的限制，汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)過程中無論是零部件加工精度還是工藝都無法達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求，特別是生產(chǎn)出來的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，很多時(shí)間達(dá)不到要求的精度，這樣就導(dǎo)致在高速和低速平穩(wěn)試驗(yàn)過程中根本達(dá)不到試驗(yàn)的要求，轉(zhuǎn)子出現(xiàn)不平衡的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致一側(cè)離心力的產(chǎn)生，致使汽輪機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)故障。另外一旦設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的零部件不能與汽輪機(jī)配件之間達(dá)到配套時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)故障。

（2）汽輪機(jī)安裝工藝的精度好壞會(huì)對汽輪機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生直接的影響。需要根據(jù)安裝現(xiàn)場的要求來對軸承的強(qiáng)度、剛度和預(yù)緊力進(jìn)行選擇，確保汽輪機(jī)中心的同心度，控制好各個(gè)零部件之間的間隙，間隙不能過大也不宜過小，過大則會(huì)導(dǎo)致零部件之間相互碰撞，過小則會(huì)導(dǎo)致各零部件之間相互接觸磨損。在汽輪機(jī)長期運(yùn)行過程中，不僅零部件之間的會(huì)產(chǎn)生膨脹，而且連接銷系統(tǒng)也會(huì)存在這個(gè)問題，一旦潤滑油達(dá)不到潤滑的作用，則會(huì)導(dǎo)致機(jī)組變形的產(chǎn)生，從而引發(fā)振動(dòng)故障。

（3）在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，維護(hù)和保養(yǎng)工作對于預(yù)防汽輪機(jī)振動(dòng)故障的發(fā)生也具有極為重要的作用，一旦不能正確的進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)的操作，則會(huì)由于一些人為因素導(dǎo)致故障的發(fā)生。如人為操作不當(dāng)，則會(huì)在開機(jī)過程中導(dǎo)致汽輪機(jī)不可控?zé)崤蛎浀陌l(fā)生，從而導(dǎo)致振動(dòng)故障發(fā)生。不能很好控制汽輪機(jī)排氣缸溫度時(shí)，則會(huì)影響到軸承座的高度，從而導(dǎo)致振動(dòng)故障發(fā)生。而一旦潤滑油在軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)未形成油膜，也會(huì)影響到轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，使機(jī)組振動(dòng)故障產(chǎn)生。

2、振動(dòng)故障危害

在電力企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，汽輪機(jī)相當(dāng)于人體的心臟，一旦其出現(xiàn)異常，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)都無法正常的動(dòng)轉(zhuǎn)，重者可能造成汽輪機(jī)主機(jī)損毀等重大安全事故，造成巨大的直接及間接經(jīng)濟(jì)損失，所以需要對汽輪機(jī)組振動(dòng)故障進(jìn)行重視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并加以解決。

3、油膜震蕩

油膜自激震蕩是由于汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在軸承油膜上高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，喪失穩(wěn)定性的結(jié)果。穩(wěn)定時(shí)，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(diǎn)渦動(dòng)。軸線的渦動(dòng)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(dòng)。當(dāng)半速渦動(dòng)的渦動(dòng)速度同轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速相重合時(shí)，半速渦動(dòng)被共振放大，就表現(xiàn)為激烈的振動(dòng)。

油膜振動(dòng)具有下列特征：

油膜震蕩一經(jīng)發(fā)生，振幅便很快的增加，使機(jī)組產(chǎn)生激烈振動(dòng)。這種振動(dòng)隨著轉(zhuǎn)速的升高，振幅并不減小。失穩(wěn)而半速渦動(dòng)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)。油膜震蕩時(shí)，振動(dòng)的主頻率約等于發(fā)電機(jī)的一階臨界轉(zhuǎn)速，且不隨轉(zhuǎn)速升高而改變。發(fā)生油膜震蕩時(shí)，振幅將不只是于轉(zhuǎn)速一致的工頻振動(dòng)，而且還有低頻分量。發(fā)生油膜震蕩的軸承，頂軸油壓也發(fā)生劇烈擺動(dòng)，軸承內(nèi)有明顯的金屬撞擊聲。油膜震蕩嚴(yán)重時(shí)，仔細(xì)觀察可以看到主軸的外露部分在顫動(dòng)。在機(jī)組出現(xiàn)油膜震蕩時(shí)，可采用下述措施排除：增加軸瓦比壓。減小軸瓦頂部間隙或增大上軸瓦軸承合金的寬度。減小軸頸與軸瓦的接觸角，一般可減小至30°～40°。降低潤滑油動(dòng)力粘度。例如提高油溫或選用粘度較小的潤滑油等。用平衡的方法將轉(zhuǎn)子原有不平衡分量降得很少。

三、振動(dòng)故障處理措施

由于汽輪機(jī)振動(dòng)故障的存在，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)組正常的運(yùn)行受到影響，所以需要根據(jù)故障現(xiàn)場的實(shí)際情況來對振動(dòng)故障進(jìn)行深入的分析，并采取切實(shí)可行的解決措施。

1、剛度檢測是重中之重

技術(shù)人員對汽輪機(jī)數(shù)據(jù)采集，及時(shí)數(shù)據(jù)處理，并與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對照做出判斷。掌握工作剛度范圍、共振條件和剛度極值點(diǎn)。做到技術(shù)人員不離機(jī)組，實(shí)時(shí)監(jiān)測，防患于未然。其次，機(jī)組帶負(fù)荷和空載試運(yùn)行必不可少。為確保汽輪機(jī)順利工作，發(fā)生異常振動(dòng)的幾率降低，新安裝或檢修后的機(jī)組應(yīng)經(jīng)過帶負(fù)荷和空載試運(yùn)行，測試密封、汽封、滑銷系統(tǒng)等均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，才可以投入生產(chǎn)。

2、設(shè)置智能化監(jiān)測裝置

設(shè)計(jì)并安裝智能化監(jiān)測裝置是汽輪機(jī)發(fā)生振動(dòng)異常的有效措施。對正常監(jiān)測困難點(diǎn)安裝各種傳感器設(shè)施，監(jiān)測振動(dòng)情況，及時(shí)報(bào)告工作異常點(diǎn)。同時(shí)，有序地安排技術(shù)人員，及時(shí)處理發(fā)出報(bào)警部位機(jī)組，杜絕擴(kuò)大損壞，以免造成事故。

3、安裝振動(dòng)保護(hù)裝置

當(dāng)智能化監(jiān)測裝置監(jiān)測出異常振動(dòng)點(diǎn)后，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通過自動(dòng)控制裝置命令振動(dòng)保護(hù)裝置自動(dòng)切斷電路，關(guān)閉主汽門，緊急停機(jī)。于此同時(shí)，技術(shù)人員采取拯救辦法，保護(hù)機(jī)組設(shè)備安全。凝汽式汽輪機(jī)支撐國家能源環(huán)保事業(yè)的快速發(fā)展，隨著機(jī)組容量的增大，汽輪機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行顯得更加重要。對不可避免的振動(dòng)問題應(yīng)采取有效地解決措施，以免造成重大的安全事故。同時(shí)對汽輪機(jī)設(shè)置智能化監(jiān)測、保護(hù)裝置必不可少。

四、結(jié)束語

由于汽輪機(jī)振動(dòng)故障的存在，導(dǎo)致汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行過程中存在著較大的安全隱患，這對于電力企業(yè)正常的運(yùn)行帶來了較大的影響，所以需要加強(qiáng)日常的運(yùn)行維護(hù)措施，做好各項(xiàng)檢查工作，有效的減少或是避免振動(dòng)故障的發(fā)生。而且還需要加強(qiáng)汽輪機(jī)組在設(shè)計(jì)、制造、安全和檢修方面的工作，確保做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)進(jìn)行解決，以保證機(jī)組能夠正常、穩(wěn)定的運(yùn)行。

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