王煥亮

齊魯石化公司熱電廠乙烯動力站

淺談熱電廠汽輪機(jī)振動故障排查分析

王煥亮

齊魯石化公司熱電廠乙烯動力站

現(xiàn)階段，我國大部分熱電廠中主要是以汽輪機(jī)發(fā)電這種形式為主。因此，汽輪機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定狀態(tài)對電廠安全而言具有十分重要的影響。一旦電廠機(jī)組運(yùn)行過程中汽輪機(jī)出現(xiàn)故障，將會直接影響發(fā)電系統(tǒng)的正常工作，進(jìn)而影響人們的生產(chǎn)和生活。另外，電力系統(tǒng)對我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展等具有十分重要的影響，不穩(wěn)定故障因素的存在將會對社會各行各業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響，進(jìn)而影響社會經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。因此，熱電廠應(yīng)當(dāng)加大重視力度，采取一定的措施切實保證汽輪輔助機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

熱電廠；汽輪機(jī)；振動故障排查

熱電廠的發(fā)展可以更好的滿足我國對電力供應(yīng)的要求，可以保證人們用電的安全性，還可以保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，有利于提高城市發(fā)展水平。汽輪機(jī)對熱電廠的發(fā)展有著較大的影響，所以，熱電廠的工作人員要做好汽輪機(jī)的保養(yǎng)工作，要加強(qiáng)對汽輪機(jī)的維修與維護(hù)。汽輪機(jī)在運(yùn)行的過程中，各個部件會受到較大的磨損，有的部件還會出現(xiàn)變形問題，這些都是導(dǎo)致汽輪機(jī)異常振動的原因，會導(dǎo)致軸承座松動，影響了發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，為了保證汽輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定的運(yùn)行，技術(shù)人員要針對常見的異常振動故障原因，找到應(yīng)對的措施，這樣才能節(jié)省維修的時間。

1 汽輪機(jī)組的振動概述

汽輪機(jī)組的振動是機(jī)組運(yùn)行必須要監(jiān)測的一個非常重要的參數(shù)，因為當(dāng)機(jī)組振動超過規(guī)定范圍時，將會引起設(shè)備的損壞，甚至造成嚴(yán)重后果：(1)使轉(zhuǎn)動部件損壞。當(dāng)機(jī)組振動過大時，會使葉片、圍帶、葉輪等各部件的應(yīng)力增加，從而產(chǎn)生很大的交變應(yīng)力，導(dǎo)致疲勞而損壞；(2) 使機(jī)組動、靜部分發(fā)生磨損；(3)使各鏈接部件松動；(4)直接造成運(yùn)行事故。當(dāng)機(jī)組振動過大，同時又發(fā)生在高壓缸端側(cè)時，有可能危及保安器誤動而發(fā)生停機(jī)事故。因此，機(jī)組運(yùn)行中要嚴(yán)格檢測其振動值。近幾年來，大慶油田宏偉熱電廠機(jī)組頻繁出現(xiàn)振動大引起的停機(jī)事件，這就使得我們不得不引起對汽輪機(jī)組振動故障的重視。

2 淺析熱電廠常見振動故障

2.1 汽流激振

一般情況下，汽輪機(jī)組中的高中壓轉(zhuǎn)子是發(fā)生汽流激振的主要部件。其原因是汽輪機(jī)內(nèi)流中的蒸汽會發(fā)生一定程度的膨脹，這樣一來，一方面會使高中壓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生切向力轉(zhuǎn)矩，另一方面還會產(chǎn)生一個從高壓端到低壓端的軸向力，在這兩種外力作用下高中壓轉(zhuǎn)子的葉片會在不均勻汽流的沖擊作用下使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生汽流激振這一故障。

2.2 轉(zhuǎn)子熱彎曲

所謂的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子就是指汽輪機(jī)組中能夠轉(zhuǎn)動的部分，同時轉(zhuǎn)子承擔(dān)著汽輪機(jī)能量轉(zhuǎn)化的重要任務(wù)，而轉(zhuǎn)子熱彎曲故障的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子本身工作溫度以及蒸汽的參數(shù)設(shè)定值有一定的關(guān)系。目前，轉(zhuǎn)子熱彎曲故障多在汽輪機(jī)組冷態(tài)起機(jī)定速帶負(fù)荷運(yùn)行中發(fā)生，這是因為在這種工作條件下，轉(zhuǎn)子工作溫度較高，同時葉片、葉輪和主軸在高速旋轉(zhuǎn)下，會受到較大的離心應(yīng)力，進(jìn)而容易發(fā)生彎曲形變，如果轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲故障后仍不采取措施，那么還將會導(dǎo)致摩擦振動等其他故障的產(chǎn)生，影響電廠發(fā)電機(jī)組運(yùn)行安全。

2.3 摩擦振動

在長時間運(yùn)行狀態(tài)下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分如葉柵、葉輪主軸等會在外力和高溫條件等作用下產(chǎn)生一定的熱彎曲故障，進(jìn)而對轉(zhuǎn)動部分原來的穩(wěn)定狀態(tài)造成一定的破壞，最終產(chǎn)生摩擦振動故障。在這種情況下，汽輪機(jī)振動信號仍保持在工頻狀態(tài)，但是在轉(zhuǎn)子以及其他因素的作用下會經(jīng)常發(fā)生分頻、倍頻以及高頻分量的現(xiàn)象，甚至有時還會有波形削頂這一異?，F(xiàn)象的發(fā)生。另外，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生摩擦振動故障情況下，其振動頻率和幅值存在波動的基本特征，一旦這種故障存在時間過長，那么將會導(dǎo)致渦動現(xiàn)象的發(fā)生。

2.4 油膜震蕩

油膜震蕩是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)條件下產(chǎn)生的故障問題，也會影響轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)時是圍繞軸線進(jìn)行的，當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象后，軸線會圍繞平衡點(diǎn)進(jìn)行渦動，渦動的頻率一般為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的1/2。如果渦動的速度達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速時，共振會增大，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)比較激烈的振動。油膜震蕩還會引起機(jī)組振動，當(dāng)振動的轉(zhuǎn)速增加后，振幅也會大大增強(qiáng)。

3 分析熱電廠汽輪機(jī)振動故障排查維修措施

3.1 汽流激振排查措施分析

通過對氣流激振故障產(chǎn)生原理分析可知，在進(jìn)行該故障排查解決的過程中，首先應(yīng)當(dāng)對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定平衡狀態(tài)進(jìn)行檢查分析，查看轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心是否和旋轉(zhuǎn)中心處于相同的運(yùn)行狀態(tài)。另外，電廠技術(shù)人員在平常檢查過程中應(yīng)當(dāng)對汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子的振動運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，并與機(jī)組滿負(fù)荷狀態(tài)下的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，制定轉(zhuǎn)子的振動曲線圖，通過對曲線的觀察和分析，可以判定轉(zhuǎn)子運(yùn)行的狀態(tài)。

3.2 轉(zhuǎn)子熱彎曲故障排查措施

由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子工作區(qū)域在蒸汽區(qū)，因此熱彎曲故障的發(fā)生較為常見，因此設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)使用耐腐蝕性強(qiáng)、耐高溫的材料作為機(jī)組轉(zhuǎn)子的制作材料。另外，如果汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生了熱彎曲故障，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)立即將故障轉(zhuǎn)子取下進(jìn)行更換，以徹底解決機(jī)組振動故障問題。

3.3 摩擦振動故障排查措施分析

通常情況下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行的環(huán)境比較復(fù)雜，它在運(yùn)行過程中不僅會受到高速旋轉(zhuǎn)和汽流沖擊作用力，同時高溫、潮濕以及高壓的工作環(huán)境會對轉(zhuǎn)子造成一定的破壞，影響機(jī)組轉(zhuǎn)子的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，熱電廠應(yīng)當(dāng)對轉(zhuǎn)子日常的保養(yǎng)和檢查工作給予高度的重視，一旦檢查過程中發(fā)現(xiàn)故障，維修技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)立即采取解決措施，對產(chǎn)生摩擦振動的部件進(jìn)行必要維修，而如果機(jī)組部件維修價值不高應(yīng)當(dāng)進(jìn)行更換，以消除摩擦振動對汽輪機(jī)運(yùn)行造成的不利影響。

3.4 油膜震蕩故障的排查措施分析

在機(jī)組出現(xiàn)油膜震蕩時，可采用以下解決措施：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，通?？蓽p小5°～10°；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至很小。

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