徐玥

摘 要：汽輪機(jī)作為熱電廠運(yùn)行過程中的重要設(shè)備之一，其肩負(fù)著發(fā)電任務(wù)。由于汽輪機(jī)一般都處于長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，從而很容易造成重要零部件磨損，一旦汽輪機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)故障將會(huì)直接對(duì)電廠運(yùn)行系統(tǒng)造成一定的不利影響，便會(huì)引起機(jī)組振動(dòng)，甚至?xí)绊懫啓C(jī)的正常運(yùn)行。振動(dòng)是汽輪機(jī)常見故障，造成汽輪機(jī)振動(dòng)的原因較多也相對(duì)比較復(fù)雜。為確保機(jī)組的安全、可靠運(yùn)行，必須針對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生的原因采取相應(yīng)的對(duì)策予以解決?；诖?，該文首先對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行概述，并在此基礎(chǔ)上提出熱電廠汽輪機(jī)振動(dòng)原因分析及處理對(duì)策。

關(guān)鍵詞：熱電廠 汽輪機(jī) 振動(dòng)故障 排查

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）01（b）-0080-02

現(xiàn)階段，我國新建的熱電廠大部分都是調(diào)整抽氣式汽輪機(jī)為主。因此，汽輪機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定狀態(tài)對(duì)電廠安全而言具有十分重要的影響。經(jīng)過實(shí)踐分析可知，影響汽輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的因素有很多，且這些不定因素的存在將會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的正常運(yùn)行造成一定的干擾。一旦電廠汽輪機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，將會(huì)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(duì)我國社會(huì)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(huì)對(duì)社會(huì)各行各業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響，進(jìn)而影響社會(huì)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(shí)保證汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。該文將對(duì)幾種常見的汽輪機(jī)故障進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)提出相應(yīng)的解決措施。

1 概述

汽輪機(jī)組的振動(dòng)是機(jī)組運(yùn)行必須要監(jiān)測的一個(gè)非常重要的參數(shù)，因?yàn)楫?dāng)機(jī)組振動(dòng)超過規(guī)定的范圍時(shí)，將會(huì)引起設(shè)備的損壞，甚至造成嚴(yán)重后果：（1）使轉(zhuǎn)動(dòng)部件損壞。當(dāng)機(jī)組振動(dòng)過大時(shí)，會(huì)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(dòng)、靜部分發(fā)生磨損；（3）使各鏈接部件松動(dòng)；（4）直接造成運(yùn)行事故。當(dāng)機(jī)組振動(dòng)過大，同時(shí)又發(fā)生在高壓缸端側(cè)時(shí)，有可能危及保安器誤動(dòng)作而發(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(dòng)值。

近幾年來，大慶油田宏偉熱電廠機(jī)組頻繁出現(xiàn)振動(dòng)大引起的停機(jī)事件，這就使得我們不得不引起對(duì)汽輪機(jī)組振動(dòng)故障的重視。

2 淺析熱電廠常見振動(dòng)故障

2.1 軸承的軸向振動(dòng)

在測量機(jī)組振動(dòng)過程中，常發(fā)現(xiàn)軸承的軸向振動(dòng)過大，其振動(dòng)頻繁與轉(zhuǎn)速相同。引起軸承軸向振動(dòng)過大的原因有如下幾點(diǎn)：（1）彎曲的轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸頸產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，軸頸在軸瓦內(nèi)的油膜承力中心沿軸向隨轉(zhuǎn)速發(fā)生周期性變化，從而引起軸承座的軸向振動(dòng)。（2）軸瓦受力中心跟軸承座幾何中心不重合。（3）軸承座不穩(wěn)固。撓曲的轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)，將力圖使軸瓦及軸承座作相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)，但軸承無法追隨軸頸的偏轉(zhuǎn)只能形成軸向振動(dòng)。軸向振動(dòng)的幅值同轉(zhuǎn)子的撓曲程度成正比，而各軸承振動(dòng)的相位則取決于轉(zhuǎn)子撓曲彈性線的形狀。在一階臨界轉(zhuǎn)速附近轉(zhuǎn)子2個(gè)軸承的軸向振動(dòng)相位相反。而在二階臨界轉(zhuǎn)速附近轉(zhuǎn)子2個(gè)軸承的軸向振動(dòng)相位則相同。

2.2 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(huì)發(fā)生一定程度的膨脹，這樣一來，一方面會(huì)使高中壓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生切向力轉(zhuǎn)矩，另一方面還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)從高壓端到低壓端的軸向力，在這2種外力作用下高中壓轉(zhuǎn)子的葉片會(huì)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。

2.3 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(dòng)的部分，同時(shí)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?yàn)樵谶@種工作條件下，轉(zhuǎn)子工作溫度較高，同時(shí)葉片、葉輪和主軸在高速旋轉(zhuǎn)下，會(huì)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(huì)導(dǎo)致摩擦振動(dòng)等其他故障的產(chǎn)生，影響電廠發(fā)電機(jī)組運(yùn)行安全。

2.4 摩擦振動(dòng)

在長時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分如葉柵、葉輪主軸等會(huì)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(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)故障。在這種情況下，汽輪機(jī)振動(dòng)信號(hào)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(huì)經(jīng)常發(fā)生分頻、倍頻以及高頻分量的現(xiàn)象，甚至有時(shí)還會(huì)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(dòng)故障情況下，其振動(dòng)頻率和幅值存在波動(dòng)的基本特征，一旦這種故障存在時(shí)間過長，那么將會(huì)導(dǎo)致渦動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。

3 分析熱電廠汽輪機(jī)振動(dòng)故障排查維修措施

3.1 修改軸承蓋振動(dòng)保護(hù)動(dòng)作邏輯分析

宏偉熱電廠3臺(tái)汽輪機(jī)組都設(shè)有軸承蓋振動(dòng)檢測信號(hào)，信號(hào)經(jīng)TSI檢測柜，按“或”邏輯執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，只要有一個(gè)信號(hào)越限，即發(fā)生停機(jī)動(dòng)作。這樣，在運(yùn)行中極易發(fā)生由于單一信號(hào)誤動(dòng)造成機(jī)組停運(yùn)的事故，給電廠的安全和經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。為避免此類事故的發(fā)生，特提出將原邏輯關(guān)系改進(jìn)，提高機(jī)組蓋振動(dòng)保護(hù)的安全可靠性。

3.2 保護(hù)回路校驗(yàn)分析

探頭校驗(yàn)完畢后，回裝時(shí)要注意安裝牢固，接線端子處用膠帶纏緊，做好絕緣措施，防止接點(diǎn)處粘連出現(xiàn)短路現(xiàn)象；并要對(duì)信號(hào)電纜進(jìn)行絕緣測試，保證信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，對(duì)TSI柜內(nèi)接線進(jìn)行規(guī)整。

3.3 油膜振蕩排查措施分析

通過以上對(duì)油膜振蕩發(fā)生原理分析可知，如何提高軸承和轉(zhuǎn)子工作穩(wěn)定性和安全性是故障處理的關(guān)鍵，而為了達(dá)到這一目的必須要減小二者相互之間的摩擦作用，這可以通過使用壓力和濕度都是以潤滑油來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)減少潤滑動(dòng)力的粘度值，以避免油膜承載力過大。在故障處理過程中切不可使?jié)櫥偷恼扯冗^大，以免影響油分布的均勻性，導(dǎo)致相互之間的摩擦力增加。另外，油膜振蕩故障還可以用減小軸瓦頂部間隙、增加上軸瓦軸承合金寬度、縮減軸頸和軸瓦接觸角等多種方式來進(jìn)行解決。

3.4 汽流激振排查措施分析

通過對(duì)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(duì)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(duì)汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子的振動(dòng)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(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，制定轉(zhuǎn)子的振動(dòng)曲線圖，通過對(duì)曲線的觀察和分析，可以判定轉(zhuǎn)子運(yùn)行的狀態(tài)。

3.5 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(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)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(dòng)故障問題。

3.6 摩擦振動(dòng)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(huì)受到高速旋轉(zhuǎn)和氣流沖擊作用力，同時(shí)高溫、潮濕以及高壓的工作環(huán)境會(huì)對(duì)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，火電廠應(yīng)當(dāng)對(duì)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(duì)產(chǎn)生摩擦振動(dòng)的部件進(jìn)行必要維修，而如果機(jī)組部件維修價(jià)值不高應(yīng)當(dāng)進(jìn)行更換，以消除摩擦振動(dòng)對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行造成的不利影響。

4 結(jié)語

綜上所述，汽輪機(jī)作為熱電廠發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的影響作用。但是汽輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性會(huì)受到諸多因素的影響，尤其是振動(dòng)故障問題的發(fā)生將會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，因此，熱電廠應(yīng)當(dāng)對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)故障排查工作的進(jìn)行給予高度的重視，特別是對(duì)一些常見的振動(dòng)故障應(yīng)當(dāng)進(jìn)行詳細(xì)分析，并制定相應(yīng)的解決措施，為電廠發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 柳向平.熱電廠汽輪機(jī)振動(dòng)異常原因及故障排除[J].科技致富向?qū)В?012（8）：353.

[2] 宋光雄，陳松平，宋君輝，等.汽輪機(jī)組氣流激振故障原因及分析[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2012，32（10）：770-778.

[3] 劉寧.熱電廠汽輪機(jī)振動(dòng)原因分析及對(duì)策[J].科技傳播，2012（10）：125，127.

[4] 劉勇.關(guān)于熱電廠汽輪機(jī)運(yùn)行節(jié)能降耗的分析[J].石河子科技，2013（1）：42-43.