李少毅

湖北華電襄陽(yáng)發(fā)電有限公司

火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行異常振動(dòng)原因剖析

李少毅

湖北華電襄陽(yáng)發(fā)電有限公司

本文說明了研究汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因的重要性，介紹了汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障的判斷方法，對(duì)火電廠汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)的原因及解決方法進(jìn)行了詳細(xì)分析，以供參考。

火力發(fā)電廠；汽輪機(jī)；異常振動(dòng)；原因；解決方法

前言

在火電廠的眾多設(shè)備當(dāng)中，汽輪機(jī)組的振動(dòng)異常是非常常見的一種情況，為了更好的保證火電廠當(dāng)中汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，我們需要對(duì)火電廠生產(chǎn)運(yùn)行過程當(dāng)中汽輪機(jī)異常振動(dòng)進(jìn)行分析，因?yàn)榛痣姀S汽輪機(jī)運(yùn)行過程當(dāng)中發(fā)生振動(dòng)的原因是非常多的，并且對(duì)于具體的原因比較難確定，所以說為電力檢修部門來提供基礎(chǔ)的分析依據(jù)是十分重要的，我們只有查明了原因才能夠更好進(jìn)行維修。

1 研究汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因的重要性

火電廠中最重要的部分是發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組最重要的部分是汽輪機(jī)組。因此，汽輪機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間相對(duì)比較長(zhǎng)，就會(huì)造成很多重要部件出現(xiàn)故障，這些故障很可能影響發(fā)動(dòng)機(jī)組無法正常運(yùn)行。在汽輪機(jī)組的眾多故障中，汽輪機(jī)異常振動(dòng)是相對(duì)比較復(fù)雜的一個(gè)問題。引起汽輪機(jī)組異常振動(dòng)的原因有很多，只要和機(jī)體中任何一個(gè)設(shè)備有關(guān)系的零件都有可能引起汽輪機(jī)組振動(dòng)出現(xiàn)異常，比如：進(jìn)汽參數(shù)、油質(zhì)的差異以及油溫的控制等等。因此，只有分析清楚汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)的原因，才能夠有效地解決汽輪機(jī)異常振動(dòng)。

2 汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障的判斷方法

汽輪機(jī)是火電廠中最重要的機(jī)械設(shè)施，導(dǎo)致汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)的原因有很多，同時(shí)汽輪機(jī)異常振動(dòng)出現(xiàn)的表現(xiàn)也分為很多種，最常見的故障是瓦蓋震動(dòng)或者轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)異常變化，這些問題都可以造成異常振動(dòng)故障。一旦出現(xiàn)汽輪機(jī)異常故障，為了能夠準(zhǔn)確的判斷異常振動(dòng)故障原因的位置，可以采用異常振動(dòng)的頻率、振動(dòng)穩(wěn)定性、振動(dòng)相位變化、相鄰軸承相位等方面作為異常振動(dòng)故障判斷與查找的第一切入點(diǎn)。判斷汽輪機(jī)異常振動(dòng)穩(wěn)定性可以通過判斷汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、電磁電流、溫度和時(shí)間等變化來進(jìn)行判斷，從而判斷汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障的原因。汽輪機(jī)振動(dòng)相位變化指的是振動(dòng)相位是否存在變化，同時(shí)相鄰軸承相位關(guān)系指的是相距軸承相位是相同的還是相反的現(xiàn)象。除了硬件設(shè)備可能出現(xiàn)故障，汽輪機(jī)也可能因?yàn)樵O(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致異常振動(dòng)故障問題。在實(shí)際的工作中，如果因?yàn)樵O(shè)計(jì)缺陷又無法更換汽輪機(jī)的現(xiàn)象，工作人員要對(duì)其機(jī)組故障點(diǎn)有一個(gè)全方位的了解。一旦汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)，工作人員要及時(shí)對(duì)隱患點(diǎn)進(jìn)行排查，判斷出是否與異常振動(dòng)故障有關(guān)。如果檢查出與設(shè)計(jì)缺陷隱患故障有關(guān)，要及時(shí)對(duì)其維修；如果檢測(cè)結(jié)果和設(shè)計(jì)缺陷隱患故障無關(guān)，要進(jìn)行重新排查。

3 火電廠汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)的原因

3.1 轉(zhuǎn)子受熱彎曲變形

在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)中得知，轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲變形的原因也有很多種，但是常見的就是汽缸、轉(zhuǎn)子、軸瓦等膨脹不均，從而產(chǎn)生應(yīng)力變形。

綜上所述轉(zhuǎn)子運(yùn)行過程中氣缸會(huì)進(jìn)入冷空氣，進(jìn)入水汽，那么這些氣體會(huì)和氣缸產(chǎn)生靜摩擦和動(dòng)摩擦，或是氣缸、轉(zhuǎn)子、軸瓦膨脹不均等最終都會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻存在著差異，這樣轉(zhuǎn)子就不可避免的發(fā)生熱變形。當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲變形之后，轉(zhuǎn)輪機(jī)組就會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)，出現(xiàn)這一問題，可能會(huì)臨時(shí)產(chǎn)生危害，也可能是永久性產(chǎn)生危害，雖然直接后果不同，但是原因都是轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心造成的。如果不能及時(shí)控制，引發(fā)和質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。

當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)彎曲，這種彎曲會(huì)導(dǎo)致軸彈力不同，轉(zhuǎn)子運(yùn)行中出現(xiàn)不平衡問題，同時(shí)出現(xiàn)的離心相位也不同，如果二者作用力可以相互抵消，也就是作用力大小基本相同，那么轉(zhuǎn)子的振動(dòng)幅度會(huì)非常小，在專業(yè)術(shù)語(yǔ)中稱之為凹谷相撞，這一情況和轉(zhuǎn)子不平衡導(dǎo)致的動(dòng)力特征存在著很大的不同。如果二者力不能相互抵消，力的大小差距很大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)噪音，那么相關(guān)人員要及時(shí)進(jìn)行檢修，必要時(shí)可以更換新的轉(zhuǎn)子。如果不平衡值比彎曲作用力的值大，振幅的減少量在臨界轉(zhuǎn)速之下。如果不平衡值比彎曲作用力的值小，振幅的減少量在臨界轉(zhuǎn)速之上。有此可見轉(zhuǎn)子受熱彎曲變形的危害非常大，而且故障特點(diǎn)明顯，因此檢修人員只要嚴(yán)格按照流程工作，提高崗位責(zé)任心，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題解決問題，保證火電廠的正常運(yùn)行。

3.2 氣流發(fā)生激烈振動(dòng)

很多大型汽輪機(jī)出現(xiàn)的振動(dòng)，都是由于氣流的激烈振動(dòng)造成的，當(dāng)出現(xiàn)氣流激振時(shí)會(huì)表現(xiàn)出以下幾個(gè)特點(diǎn)，第一點(diǎn)，汽輪機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷會(huì)超過一個(gè)特定的值，這樣汽輪機(jī)軸發(fā)生劇烈的振動(dòng)。第二點(diǎn)，在強(qiáng)烈的振動(dòng)之下，產(chǎn)生的頻率和高壓下的轉(zhuǎn)子頻率一致。第三點(diǎn)，在高壓轉(zhuǎn)子段發(fā)生氣流激振問題，末級(jí)時(shí)間過長(zhǎng)，氣體在葉片末端出現(xiàn)紊亂，甚至?xí)l(fā)生氣流激振問題，進(jìn)而葉片受到不均勻氣流的沖擊出現(xiàn)氣流激振的問題。

3.3 設(shè)備中的油膜發(fā)生震蕩

汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)失去之前的穩(wěn)定性，因此在旋轉(zhuǎn)時(shí)需要圍繞軸線運(yùn)行，還必須圍繞平衡點(diǎn)渦動(dòng)，這樣油膜就會(huì)出現(xiàn)激震蕩。除此之外，還會(huì)出現(xiàn)半速渦動(dòng)情況，例如軸線渦動(dòng)頻率在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一半時(shí)，如果半速渦動(dòng)速度與轉(zhuǎn)子臨界速度相同，其就發(fā)生共振問題，導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)。

3.4 設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重的摩擦振動(dòng)

對(duì)于摩擦振動(dòng)而言，主要有兩個(gè)特點(diǎn)，第一點(diǎn)在轉(zhuǎn)子熱彎曲情況下，會(huì)有新的作用力，導(dǎo)致不同力之間的平衡被打破，但是其主頻率還是工作頻率，在非線性因數(shù)的影響之下，會(huì)導(dǎo)致頻率的不同，甚至其波形會(huì)發(fā)生削頂問題，第二點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)這種摩擦振動(dòng)后，其振動(dòng)的幅度，以及相對(duì)位置會(huì)有一些波動(dòng)，波動(dòng)的時(shí)間也比較長(zhǎng)。

重摩擦出現(xiàn)的高溫要比輕摩擦高很多，那么轉(zhuǎn)子截面溫度發(fā)生不均勻問題，當(dāng)對(duì)其局部加熱后，轉(zhuǎn)子就會(huì)出現(xiàn)熱彎曲問題，這種情況下就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的振動(dòng)。

4 火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的具體解決方法

4.1 解決轉(zhuǎn)子熱彎曲的措施分析

保證安裝的正確性?？梢允褂美摻z找中心法對(duì)軸線進(jìn)行找正，在基礎(chǔ)安裝中，在縱向中心線的前后，一定要先設(shè)置預(yù)埋件，然后安裝可調(diào)整螺栓，用于鋼絲架子的掛放。然后延著縱向中心線的方向，在上面掛上鋼絲。最后進(jìn)行第一次找正，先使用鋼皮尺對(duì)鋼絲離洼窩中心兩側(cè)的距離進(jìn)行測(cè)量，然后對(duì)軸承座橫向的位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，保證兩側(cè)距離的一致性，允許的誤差在0.05mm 左右。除此之外，在第二次測(cè)量時(shí)，在進(jìn)行橫向找平時(shí)，可以使用水平儀測(cè)量，要把水平儀放到軸瓦洼窩結(jié)合面上，然后對(duì)臺(tái)板下面的斜墊鐵進(jìn)行合理調(diào)整，保證其實(shí)際高低情況，保證軸承座橫向水平符合要求。第三次找正時(shí)，對(duì)整個(gè)汽輪機(jī)組進(jìn)行找正。只有保證軸承安裝正確，其運(yùn)行中受力均勻，就不會(huì)發(fā)生振動(dòng)異常問題，有利于該設(shè)備的壽命延長(zhǎng)。

4.2 解決氣流激振的措施

結(jié)合總結(jié)出的氣流激振特點(diǎn)，在解決這一問題時(shí)，可以對(duì)故障進(jìn)行跟蹤調(diào)查，結(jié)合這一年工作中機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)，尤其是振動(dòng)參數(shù)，將其繪制出曲線圖，然后觀察曲線圖所發(fā)生的變化，要求在不同情況下，明確機(jī)組在氣流激振狀態(tài)下的工作情況，然后檢查中將其振動(dòng)情況和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，從而分清其是否存在振動(dòng)故障，有效避免出現(xiàn)氣流激振問題。

4.3 解決油膜振動(dòng)的措施

當(dāng)在汽輪機(jī)組中出現(xiàn)了油膜振動(dòng)后，解決措施有五個(gè)，第一種，增加軸瓦比壓，有效控制油膜發(fā)生的振動(dòng)。第二種，縮小軸瓦頂部的間隙，將上軸瓦的軸承合金寬度增加，這樣能有效減少振動(dòng)頻率。第三種，將軸瓦和軸頸之間的接觸角度減少，當(dāng)減少到一定范圍后，其振動(dòng)就會(huì)減少。第四種，使用的潤(rùn)滑油很關(guān)鍵，要使用動(dòng)力粘度適宜的潤(rùn)滑油，這樣就不會(huì)對(duì)其正常運(yùn)行造成影響，軸受力就會(huì)單一，不會(huì)出現(xiàn)復(fù)合力導(dǎo)致重心變化，出現(xiàn)振動(dòng)問題。第五種，利用平衡力原理，把設(shè)備中存在的不平衡力降到最低，當(dāng)其相互平衡后，就不會(huì)發(fā)生加大位移，進(jìn)而出現(xiàn)振動(dòng)的概率降低。

4.4 解決摩擦振動(dòng)問題的措施

摩擦振動(dòng)是比較麻煩的，因?yàn)槿魏螜C(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中，都會(huì)存在摩擦力，這一問題是不可避免的。在日常檢查汽輪機(jī)的時(shí)候，或者是進(jìn)行設(shè)備維修的時(shí)候，要重點(diǎn)對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行檢查，尤其是相互之間的摩擦情況，分析其是靜摩擦還是動(dòng)摩擦。除此之外，時(shí)刻留意機(jī)組的各個(gè)零件之間是否存在著摩擦聲音，聲音不能超過一定的范圍，振動(dòng)頻率也要控制在一定的限度內(nèi)。如果發(fā)生嚴(yán)重的異常聲音，那么工作人員針對(duì)該設(shè)備，或者設(shè)備中的局部構(gòu)件等進(jìn)行維護(hù)和更換，避免相鄰的零件之間摩擦產(chǎn)生振動(dòng)使得汽輪機(jī)組出現(xiàn)故障。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，汽輪機(jī)是發(fā)電廠重要的發(fā)電設(shè)備，它的安全運(yùn)行關(guān)系著企業(yè)的正常運(yùn)行，而汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)是無法避免的故障，也是經(jīng)常出現(xiàn)的故障，因此，要做好汽輪機(jī)組的維護(hù)工作，將損失降到最低。才能確保汽輪機(jī)組的正常運(yùn)行，使火電廠得到正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提供高質(zhì)量的電力供應(yīng)。

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