鄒廣富

210222198210038416

汽輪機(jī)運(yùn)行中的振動(dòng)及防止措施探討

鄒廣富

210222198210038416

汽輪機(jī)、鍋爐、發(fā)電機(jī)被稱為火力發(fā)電的三大主機(jī)，但是在實(shí)際應(yīng)用中，汽輪機(jī)經(jīng)常因?yàn)檎駝?dòng)而發(fā)生嚴(yán)重的故障。汽輪機(jī)的振動(dòng)原因是多種多樣的，而振動(dòng)又是汽輪機(jī)的主要故障原因，解決這一問題將對(duì)我國(guó)的電力生產(chǎn)產(chǎn)生極大的推動(dòng)作用?；鹆Πl(fā)電作為我國(guó)的主要發(fā)電方式，必須保證其安全穩(wěn)定地運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上，任何投入都是不過分的。文章結(jié)合實(shí)際運(yùn)行中的故障，對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)進(jìn)行了分析，探討了在汽輪機(jī)的運(yùn)行中如何減少振動(dòng)情況的發(fā)生，保障電廠的穩(wěn)定生產(chǎn)和老百姓的用電安全。

汽輪機(jī)；運(yùn)行中；振動(dòng)；防止措施；探討

1、汽輪機(jī)振動(dòng)原因

1.1 油膜失穩(wěn)

油膜失穩(wěn)方面，汽輪機(jī)主要表現(xiàn)為兩種形式，即油膜振蕩以及半速渦動(dòng)，對(duì)于半速渦動(dòng)現(xiàn)象來說，其一般出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于兩倍臨界轉(zhuǎn)速情況下，在對(duì)其轉(zhuǎn)速進(jìn)行提高處理時(shí)，則會(huì)在較低的轉(zhuǎn)速情況下出現(xiàn)該問題。對(duì)于該種振動(dòng)情況而言，其可能會(huì)一直存在，并逐漸持續(xù)到較高的轉(zhuǎn)速情況下，也可能在到達(dá)一定轉(zhuǎn)速值時(shí)消失。而當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化時(shí)，其頻率也將隨之變化，但在半頻關(guān)系方面則會(huì)保持一致。

1.2 氣流振動(dòng)

對(duì)于該種現(xiàn)象而言，其具有較多的發(fā)生形式，并根據(jù)其形式的不同具有不同的問題產(chǎn)生原因：第一，頂隙激振。在現(xiàn)今汽輪機(jī)對(duì)于性能以及效率具有更高要求的情況下，設(shè)計(jì)人員往往以級(jí)數(shù)增加以及工作轉(zhuǎn)速增加的方式進(jìn)行處理，在使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩變長(zhǎng)、臨界轉(zhuǎn)速降低的情況下使臨界轉(zhuǎn)速比同工作轉(zhuǎn)速出現(xiàn)逐漸變大的情況，并因此對(duì)軸系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了一定的影響。即轉(zhuǎn)子在徑向改變的情況下在間隙方面存在著不均勻的特征，其中，變小間隙一方則會(huì)具有更高的熱效率，而變大一方在熱效率降低的情況下形成切向力在軸頸位置作用，并因此使其能夠具有正向的渦動(dòng)特點(diǎn)；第二，葉輪流通相互作用力。對(duì)于葉輪殼體以及圍帶來說，兩者間具有著角度的縫隙，如果轉(zhuǎn)速超出基礎(chǔ)頻率的2.5倍以上，則可能因此導(dǎo)致失穩(wěn)情況的發(fā)生。而當(dāng)輪帶泄流量守恒時(shí)，也會(huì)在進(jìn)入磨損環(huán)之后形成高的切向力，并因此導(dǎo)致出現(xiàn)振動(dòng)情況出現(xiàn)。

1.3 膨脹不均

如果汽輪機(jī)在運(yùn)行當(dāng)中加熱不均勻、或者其膨脹過程受到阻礙，則也可能導(dǎo)致振動(dòng)情況的發(fā)生。此時(shí)，汽輪機(jī)軸承的標(biāo)高以及位置在發(fā)生改變的情況下，就會(huì)使轉(zhuǎn)子因位移發(fā)生對(duì)軸承的剛度進(jìn)行減弱，并導(dǎo)致機(jī)械振動(dòng)情況發(fā)生。該問題的主要原因有：第一，機(jī)組在啟動(dòng)過程中存在疏水補(bǔ)償?shù)那闆r，在實(shí)際運(yùn)行中，部分疏水因受到水汽影響則出現(xiàn)了膨脹不均以及受熱變形等情況，并在運(yùn)行中出現(xiàn)摩擦振動(dòng)問題；第二，其在運(yùn)行以及沖轉(zhuǎn)過程中因轉(zhuǎn)子受熱不均而出現(xiàn)變形或者彎曲情況，并因此使?jié)櫥陀蛪和蜏爻霈F(xiàn)超出正常運(yùn)行參數(shù)的情況，在使兩者膨脹情況不一致的情況下導(dǎo)致振動(dòng)發(fā)生。

1.4 動(dòng)靜摩擦

近年來，各項(xiàng)工作對(duì)于汽輪機(jī)效率也具有了更高的要求，需要在對(duì)動(dòng)靜間隙進(jìn)行縮小的同時(shí)提升設(shè)備運(yùn)行中碰撞摩擦情況發(fā)生的可能性。如果摩擦程度較輕，則會(huì)使汽輪機(jī)設(shè)備出現(xiàn)較強(qiáng)的振動(dòng)，而如果摩擦程度較重，則可能在使轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)彎曲的同時(shí)甚至使整個(gè)軸系統(tǒng)都受到損壞。對(duì)于該種問題來說，其產(chǎn)生的原因有：第一，轉(zhuǎn)子彎曲、轉(zhuǎn)軸振動(dòng)過大；第二，轉(zhuǎn)子偏斜，動(dòng)靜間隙過??；第三，缸體出現(xiàn)變形以及跑偏現(xiàn)象等。

2、汽輪機(jī)振動(dòng)的防止措施

2.1 油膜失穩(wěn)和油膜振蕩的防止措施

在汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)階段，我們就應(yīng)該提高軸系的穩(wěn)定裕度和系統(tǒng)阻尼，在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和檢修的過程中，要注意避免降低軸系的穩(wěn)定性的操作和檢查工藝。對(duì)于軸承的維護(hù)是防止油膜失穩(wěn)的有效手段，因?yàn)橛湍なХ€(wěn)的根源就是滑動(dòng)軸承。軸承的無量鋼承載系數(shù)如下：

式中：P是比壓，ψ是轉(zhuǎn)速。消除油膜失穩(wěn)首先可以增大軸承的負(fù)載W或者是增大比壓P，這要求減少軸承的寬度L。但是也要注意這些會(huì)造成瓦溫和油溫的升高；其次可以增加間隙比ψ，但是也會(huì)造成軸頸在軸承中的定位問題；最后是減少潤(rùn)滑油的動(dòng)力黏度μ，提高油溫能，增大承載系數(shù)。但是這種方法會(huì)減少最小油膜厚度，潤(rùn)滑油保持在高溫的狀態(tài)下長(zhǎng)期工作，容易使油質(zhì)發(fā)生老化。

2.2 氣流激蕩的防止措施

氣流激蕩在我國(guó)發(fā)生得比較少，但我們也不能因此就放松警惕。在這一方面，首先可以利用反漩渦技術(shù)干擾流體的周向運(yùn)動(dòng)，逆向注入流體，提高失穩(wěn)的界限轉(zhuǎn)速。這種技術(shù)可以衍生出大量有效的主動(dòng)控制手段，不會(huì)對(duì)汽輪機(jī)造成損害；其次，可以通過增加軸頸在軸承中的偏心率，減少振動(dòng)發(fā)生的情況；最后，可以改變軸承的幾何形狀，擾亂周向旋流，減少它的切向力強(qiáng)度，提高轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。

2.3 其他原因造成的振動(dòng)防止措施

膨脹不均主要是受熱或者是加熱受阻引起的，解決方法就是在啟動(dòng)前，檢查一遍汽輪機(jī)，查看管道是否通暢，運(yùn)行時(shí)是否有積水沒有排泄干凈，并且要注意疏水時(shí)有沒有疏水寄存在主管道或者是機(jī)體之中，如果有的話需要清理干凈。主熱汽溫壓力與金屬汽缸配置不協(xié)調(diào)的原因是運(yùn)行參數(shù)設(shè)置不正確或者是機(jī)械使用時(shí)間過長(zhǎng)，造成一定程度的運(yùn)轉(zhuǎn)失靈，這時(shí)需要仔細(xì)檢查各項(xiàng)機(jī)械有沒有變形情況發(fā)生，及時(shí)進(jìn)行故障設(shè)備的更換，調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。動(dòng)靜摩擦主要是由于設(shè)計(jì)的不合理和機(jī)械設(shè)備的損害造成的，我們只需要降低一些對(duì)于汽輪機(jī)效率的要求，更換損毀的零件就能有效預(yù)防動(dòng)靜摩擦，或者也可以增加油脂，加強(qiáng)動(dòng)靜間的潤(rùn)滑。

總而言之，在電廠工作開展中，汽輪機(jī)是重要的核心設(shè)備。在上文中，我們對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行中的振動(dòng)及防止措施進(jìn)行了一定的研究，在實(shí)際工作開展中需要能夠把握重點(diǎn)，以科學(xué)措施的應(yīng)用對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行做出保障。

[1]付昶，寧哲.汽輪機(jī)汽封改造效果評(píng)價(jià)方法[J].熱力發(fā)電，2016，12：37-44.

[2]席偉明.汽輪機(jī)振動(dòng)分析與診斷技術(shù)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016，03：117-119.

[3]李現(xiàn)雄.試論汽輪機(jī)功率損失和效率提高[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2016，20：33-35.

[4]翟耀兵.試論電廠汽輪機(jī)的常見故障及處理對(duì)策[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2016，25：150-152.

[5]鮑叢.汽輪機(jī)氣流激振故障的原因分析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016，07：117+119.