摘 要：火力發(fā)電廠數(shù)量占我國(guó)總發(fā)電廠數(shù)量的70%左右。火力發(fā)電廠中經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的摩擦振動(dòng)。雖然在多年以來(lái)人們長(zhǎng)期堅(jiān)持火電廠汽輪機(jī)的振動(dòng)研究，但卻收效甚微，因此，文章將圍繞火電廠汽輪機(jī)的振動(dòng)故障方面進(jìn)行探討，并提出一些改善措施。

關(guān)鍵詞：火電廠；汽輪機(jī)；振動(dòng)故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.137

1 研究背景

蒸汽是汽輪機(jī)的動(dòng)力來(lái)源，其通過(guò)蒸汽機(jī)的熱能能夠獲得機(jī)械能，而支持機(jī)械運(yùn)動(dòng)。高效是人們廣泛使用汽輪機(jī)的主要原因，與其它相等同的機(jī)器相比其所帶來(lái)的單機(jī)功率更高，運(yùn)行過(guò)程更加平穩(wěn)。但是由于在設(shè)備中存在著噴嘴和葉片等部件，因而其又具有較強(qiáng)的消耗性，在一定程度上造成損失是無(wú)法避免的，但是若找不到合理的解決方法，最終會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障而影響正常工作。

2 關(guān)于振動(dòng)故障在火電廠汽輪機(jī)中形成的原因

（1）火電廠汽輪機(jī)的振動(dòng)。物體與相應(yīng)平衡的位置相偏離后，相應(yīng)的反復(fù)性連續(xù)運(yùn)動(dòng)的形式也會(huì)在相應(yīng)位能和動(dòng)能的基礎(chǔ)上出現(xiàn)，這就是我們常說(shuō)的振動(dòng)。在沖擊力次數(shù)的影響下，我們將振動(dòng)分為自激振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)這兩種形式，前者所形成的振動(dòng)是在遭受一次沖擊力以后形成的，后者振動(dòng)是受到周期性力變化產(chǎn)生的。

我們通常根據(jù)頻率、振幅、方向和相位等四個(gè)方面來(lái)描述振動(dòng)。在日常汽輪機(jī)的工作中振動(dòng)大小即是振幅，常用兩種形式表示，一種是單向，一種是雙向。在火電廠汽輪機(jī)的振動(dòng)中，相對(duì)轉(zhuǎn)子和信號(hào)最大值的某點(diǎn)相對(duì)位置便是相位。汽輪機(jī)在每一秒鐘的振動(dòng)出現(xiàn)的次數(shù)即為頻率。我們通常將方向分為三個(gè)，分別是軸向、縱向和橫向。強(qiáng)迫振動(dòng)的激振力和振幅大小成正相關(guān)，振動(dòng)頻率與激振力的頻率相等；振動(dòng)的相位和激振力的相位相關(guān)。通常情況下，機(jī)組的振動(dòng)在所難免，但振幅在可控值域內(nèi)，就是安全的。如果因?yàn)檩S承支撐的剛度不夠引起振動(dòng)擴(kuò)大的現(xiàn)象，本來(lái)合格的振動(dòng)就會(huì)變成不合格的振動(dòng)。

（2）振動(dòng)給火電廠汽輪機(jī)帶來(lái)的危害。振動(dòng)是衡量整個(gè)火電廠機(jī)組安全、汽輪發(fā)電機(jī)組的檢修質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)。整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行會(huì)因?yàn)槠啓C(jī)運(yùn)行振動(dòng)過(guò)大而遭受損害，在運(yùn)行的過(guò)程中，汽輪機(jī)的振動(dòng)較大，對(duì)各部件起連接作用的零件也會(huì)發(fā)生松動(dòng)、脫落，難以保證機(jī)組的安全運(yùn)行；過(guò)大的振動(dòng)，加大動(dòng)靜部件和支撐零件的摩擦力度，加劇電刷和滑環(huán)的磨損，靜子槽楔會(huì)因此而松動(dòng)，磨損絕緣，嚴(yán)重的損耗了汽輪機(jī)機(jī)體。振動(dòng)給產(chǎn)生動(dòng)靜的部分摩擦，轉(zhuǎn)子彎曲。

3 防止故障的措施

（1）排除摩擦振動(dòng)故障的出現(xiàn)。摩擦振動(dòng)的振動(dòng)信號(hào)會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)子熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生新的平衡力，但卻依然維持了工頻為主頻的振動(dòng)信號(hào)頻率，限制了倍頻、高頻和分頻的產(chǎn)生，并伴隨著嚴(yán)重的“削頂”現(xiàn)象，自然會(huì)嚴(yán)重的損害汽輪機(jī)機(jī)體；同時(shí)波動(dòng)持續(xù)的時(shí)間會(huì)因?yàn)槭艿侥Σ恋挠绊懚谎娱L(zhǎng)，急劇的增大了相應(yīng)的振幅，使得汽輪機(jī)受到了嚴(yán)重的損害；此外，振動(dòng)摩擦?xí)嵘鄳?yīng)的臨界速度，也會(huì)損害汽輪機(jī)機(jī)體。當(dāng)產(chǎn)生嚴(yán)重摩擦的時(shí)候，振幅大小和相位具有波動(dòng)性，波動(dòng)的持續(xù)時(shí)間不定，摩擦非常嚴(yán)重時(shí)候，振幅的幅值和相位就不會(huì)再波動(dòng)，振幅呈急劇上升的態(tài)勢(shì)。就轉(zhuǎn)子而言，摩擦?xí)饻u動(dòng)或者抖動(dòng)現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)上是對(duì)轉(zhuǎn)子的影響，轉(zhuǎn)子會(huì)發(fā)生熱彎曲。動(dòng)靜摩擦過(guò)程中，圓周上各點(diǎn)摩擦的程度不同引起轉(zhuǎn)子截面溫度不均，加劇轉(zhuǎn)子的熱彎曲。就摩擦振動(dòng)而言，在汽輪機(jī)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)有振動(dòng)摩擦出現(xiàn)，這是無(wú)法避免的現(xiàn)象，因此，我們只能盡可能的減小摩擦產(chǎn)生的振動(dòng)影響，而不是去研究如何消滅它。

（2）氣流振動(dòng)的防止。在振動(dòng)故障出現(xiàn)的多種原因中，最主要的原因之一便是氣流振動(dòng)的形成。根據(jù)筆者自身經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，較大量值的低頻分量會(huì)在汽輪機(jī)氣流激振的情況下出現(xiàn)；相關(guān)運(yùn)行參數(shù)也會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的振動(dòng)造成影響，不斷增加的振動(dòng)幅度，增大了負(fù)荷，因而會(huì)造成汽輪機(jī)的損失。

我們?yōu)榱藢饬饕鸬恼駝?dòng)影響排除，重新調(diào)整了在不同負(fù)荷的情況下，汽輪機(jī)高壓進(jìn)汽門的特性，以便能夠更好的將氣流激振的現(xiàn)象消除掉。針對(duì)機(jī)組氣流激振產(chǎn)生的原因及特性，分析氣流故障需要觀察和記錄機(jī)組每次振動(dòng)的參數(shù)，連同機(jī)組負(fù)荷狀態(tài)下數(shù)據(jù)制定出成組曲線，觀察曲線范圍和變化的趨勢(shì)。簡(jiǎn)單講在汽輪機(jī)正常的運(yùn)行中，應(yīng)當(dāng)采取減少負(fù)荷汽壓的變化及盡量規(guī)避氣流激振負(fù)荷的方式來(lái)降低火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)故障的發(fā)生率。

（3）轉(zhuǎn)子熱變形的改善措施。轉(zhuǎn)子熱變形引起的振動(dòng)與汽輪機(jī)振幅的增加有關(guān)，而引發(fā)轉(zhuǎn)子熱變形的主要原因是轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)的變化。機(jī)組在冷態(tài)帶負(fù)荷階段，轉(zhuǎn)子的溫度升高，釋放的材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力會(huì)引發(fā)轉(zhuǎn)子熱變形，倍頻振動(dòng)增大，相位也產(chǎn)生相應(yīng)的變化。當(dāng)轉(zhuǎn)子接地的問(wèn)題在火電廠中出現(xiàn)時(shí)，我們能夠發(fā)現(xiàn)顯著變形的情況發(fā)生在轉(zhuǎn)子端部的線圈上，汽端的端部線圈的變形也較為嚴(yán)重，影響了汽輪機(jī)的正常工作。因而需要將護(hù)環(huán)下絕緣中的滑移層工藝加強(qiáng)，通常是將一層聚四氯乙烯的滑移材料覆蓋在轉(zhuǎn)子的表面，以便盡可能的將自由伸縮的阻力在線匝熱膨脹的情況下減少。存在于護(hù)環(huán)下的工藝推撥角度也應(yīng)當(dāng)減少，所選擇的線匝銅線必須有一定的銀含量，其目的是為了將繞組線匝導(dǎo)線中的抗蠕變性能和屈服強(qiáng)度提高。在負(fù)荷的升降和機(jī)組的調(diào)峰工作中速度控制非常重要，不能太快。

4 總結(jié)

振動(dòng)故障會(huì)嚴(yán)重影響火力發(fā)電廠機(jī)組的正常運(yùn)行。通過(guò)分析發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)故障產(chǎn)生的原因及排除方式，給出相應(yīng)的改善措施。振動(dòng)故障是在正常運(yùn)行的情況下難以避免的事情，我們只有通過(guò)有效的措施減少振動(dòng)故障出現(xiàn)，降低火力發(fā)電廠振動(dòng)故障的發(fā)生率。

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