（黑龍江省火電第三工程公司，黑龍江 哈爾濱 150016）

汽輪機(jī)異常振動(dòng)問題的解決措施

于春海

（黑龍江省火電第三工程公司，黑龍江 哈爾濱 150016）

在發(fā)電廠中，作為整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的核心，汽輪機(jī)組發(fā)揮了重要作用，但其運(yùn)行過程中會(huì)由于諸多因素影響而產(chǎn)生異常振動(dòng)，造成整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行問題，因而是當(dāng)前發(fā)電廠中亟待解決的難題之一。文章主要針對(duì)汽輪機(jī)組異常振動(dòng)問題進(jìn)行了分析論述，針對(duì)產(chǎn)生問題的原因進(jìn)行論述，并提出了相應(yīng)的解決措施。

發(fā)電廠；汽輪機(jī)；異常振動(dòng)；問題；措施

引言

在發(fā)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)中，汽輪機(jī)發(fā)揮著重要作用，是整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備，一旦汽輪機(jī)出現(xiàn)故障，就會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)造成影響。汽輪機(jī)組發(fā)生故障多是由于設(shè)備老化﹑關(guān)鍵部位出現(xiàn)磨損現(xiàn)象等。并且，在整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)中，汽輪機(jī)組故障時(shí)發(fā)生頻率較大的，這就會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行造成影響。在汽輪機(jī)組故障中，異常振動(dòng)是發(fā)生頻率較大的故障，由于受到多方影響，只要涉及機(jī)體的設(shè)備以及介質(zhì)，都會(huì)引發(fā)汽輪機(jī)組產(chǎn)生異常振動(dòng)，例如，輸水﹑油質(zhì)﹑油溫以及進(jìn)汽參數(shù)等都會(huì)引發(fā)汽輪機(jī)組振動(dòng)，因而只有明確汽輪機(jī)組異常振動(dòng)原因，才能夠?qū)ΠY下藥，解決問題。

1 故障分析以及排除

造成汽輪機(jī)故障點(diǎn)因素主要有以下三種，首先為氣流激振，其次則是轉(zhuǎn)子熱變形以及摩擦振動(dòng)等。下面便針對(duì)這三點(diǎn)內(nèi)容展開詳細(xì)的討論。

1.1 汽流激振現(xiàn)象

在汽輪機(jī)組運(yùn)行過程中會(huì)由于汽流激振現(xiàn)象引發(fā)異常振動(dòng)，其特征包括兩方面。首先會(huì)出現(xiàn)低頻分量且數(shù)值較大；其次運(yùn)行參數(shù)變化，則振動(dòng)明顯變化。原因在于汽輪機(jī)葉片受到汽流的不平衡沖擊，而發(fā)生的汽流激振現(xiàn)象，由于末級(jí)較長，大型機(jī)組的葉片末端會(huì)受到汽流的流道紊亂影響，而發(fā)生激振現(xiàn)象，另外軸封也有可能出現(xiàn)汽流激振現(xiàn)象。通過對(duì)升降負(fù)荷速率的改變，，即對(duì)高壓調(diào)速汽門的改變，將氣流激振動(dòng)予以消除。即確定汽輪機(jī)的激振狀態(tài)，避開激振負(fù)荷范圍。

1.2 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。轉(zhuǎn)軸彎曲不同于質(zhì)心偏離，若發(fā)生轉(zhuǎn)軸彎曲那么兩端就會(huì)出現(xiàn)錐形運(yùn)動(dòng)，并且還會(huì)產(chǎn)生軸向上的工頻振動(dòng)。并且一旦發(fā)生轉(zhuǎn)軸彎曲，必然會(huì)產(chǎn)生彈力，并使得轉(zhuǎn)子失去平衡，受到彈力以及離心相位差的抵消作用，轉(zhuǎn)軸振幅會(huì)相對(duì)減少，即會(huì)在某一轉(zhuǎn)速上產(chǎn)生最低值，這一特征不同于轉(zhuǎn)子動(dòng)力特征。若不平衡量大于彎曲作用，那么在臨界轉(zhuǎn)速一下，振幅會(huì)有所減小；若相較于不平衡量，彎曲作用相對(duì)較大，那么振幅的減少必然會(huì)發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速值以上。若由于熱變形引發(fā)熱論機(jī)組出現(xiàn)異常振動(dòng)，則可以通過更換新轉(zhuǎn)子的方式予以解決，失去振動(dòng)力來源，機(jī)組就不會(huì)發(fā)生異常振動(dòng)故障。

1.3 摩擦振動(dòng)的特征﹑原因與排除

摩擦振動(dòng)的特征：首先是由于轉(zhuǎn)子熱彎曲產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動(dòng)信號(hào)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(huì)出現(xiàn)少量分頻﹑倍頻和高頻分量，有時(shí)波形存在“削頂”現(xiàn)象。其次是由于摩擦過程中，振幅以及相位都具有波動(dòng)性，其持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長。若摩擦力過大，振幅以及相位便會(huì)發(fā)生波動(dòng)，且振幅會(huì)驟然變大。再者，若降速超過臨界點(diǎn)時(shí)，相比較升速，降速振動(dòng)稍大一些，對(duì)靜止后的轉(zhuǎn)子進(jìn)行測量，可以發(fā)現(xiàn)，大軸晃度有所增加。

摩擦振動(dòng)機(jī)理分析。首先汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子受到摩擦力影響會(huì)發(fā)生渦動(dòng)以及抖動(dòng)現(xiàn)象，但影響主要表現(xiàn)在轉(zhuǎn)子熱彎曲上。在一個(gè)圓周中，各個(gè)點(diǎn)受到的動(dòng)靜摩擦程度具有差異，同輕摩擦相比，重摩擦具有更高的溫度，因而在轉(zhuǎn)子徑向截面中，轉(zhuǎn)子會(huì)受到不同的摩擦，由于局部受熱，因而轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生熱彎曲，因而導(dǎo)致了轉(zhuǎn)子受力不平衡，所以便會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。

2 異常振動(dòng)檢查步驟

在發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，常常會(huì)出現(xiàn)，瓦蓋振異常以及軸振異常的現(xiàn)象，造成這一現(xiàn)象的因素很多。依照振動(dòng)的特性以及原因進(jìn)行分析，造成振動(dòng)的因素相對(duì)較高。振動(dòng)頻率分別為1X，2X，1/2X等。繼而需要對(duì)振動(dòng)相位變化與否進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)相鄰軸承之間所具有的相位關(guān)系變化情況進(jìn)行詳細(xì)論述。

當(dāng)振動(dòng)發(fā)生時(shí)，其設(shè)備的穩(wěn)定性如何，是否會(huì)出現(xiàn)勵(lì)磁電流的變化，并對(duì)生產(chǎn)設(shè)備以及電網(wǎng)負(fù)荷和溫度﹑時(shí)間等因素進(jìn)行確定。若汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)質(zhì)量不平衡現(xiàn)象，那么就會(huì)造成：升速振動(dòng)同轉(zhuǎn)速平方會(huì)橫線正比例關(guān)系，振動(dòng)會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的增大而不斷增加。尤其在超過臨界時(shí)，振動(dòng)相對(duì)以往會(huì)大很多。此時(shí)振動(dòng)頻率為1X。振動(dòng)相位不變化時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定性良好，這是由于，振動(dòng)相位不變化，加之受到摩擦力作用，穩(wěn)定性相對(duì)較好。或者相鄰軸承相位相同﹑相反，其穩(wěn)定性也相對(duì)良好，并且上述兩種情況振動(dòng)重復(fù)性良好。依照振動(dòng)所具有的特征，以及日常檢修狀況，可以對(duì)故障引發(fā)因素進(jìn)行分析確定，并及時(shí)的解決問題。另外，針對(duì)設(shè)計(jì)上的一些問題，應(yīng)當(dāng)提前予以預(yù)防，關(guān)注故障發(fā)生點(diǎn)，一旦出現(xiàn)問題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)部件缺陷進(jìn)行檢查﹑確定，并解決問題。

結(jié)語

在發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)組發(fā)生異常振動(dòng)是不可避免的，作為最常見的故障之一，如何及時(shí)有效的排除故障是當(dāng)前發(fā)電企業(yè)需要重視的問題。一旦設(shè)備出現(xiàn)問題，需要對(duì)故障的特征進(jìn)行總結(jié)，對(duì)故障原因進(jìn)行分析，而不是盲目的拆機(jī)。通過對(duì)故障點(diǎn)以及故障部件進(jìn)行確定，并查閱相關(guān)維修記錄，繼而依照分析結(jié)果進(jìn)行維修。若故障發(fā)生在剛剛檢修以及更換的部位，則需要進(jìn)行故障點(diǎn)的二次確認(rèn)。針對(duì)近期維護(hù)以及更換的零部件，其發(fā)生的異常震動(dòng)的幾率相對(duì)較低。所以，需要在異常振動(dòng)故障的排查工作中加以注意。

[1]郭天霞.汽輪機(jī)常見故障排除方法與分析[J].黑龍江科技信息，2011.

[2]喬建東，王文智.汽輪發(fā)電機(jī)組摩擦振動(dòng)大的分析及對(duì)策[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011.

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