汽輪機(jī)振動(dòng)波動(dòng)的原因分析及診斷

丁志華

（內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 托克托 010206）

摘 要：在我國機(jī)械化發(fā)展的過程中，汽輪機(jī)設(shè)施的使用受到廣泛關(guān)注與重視，然而，在實(shí)際使用期間，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)波動(dòng)的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其使用質(zhì)量，難以建立專門的管理方案，導(dǎo)致其使用效果受到嚴(yán)重影響。因此，要對此類故障問題原因進(jìn)行分析，做好診斷工作，通過合理方式對其進(jìn)行處理，以免影響其長遠(yuǎn)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī) 振動(dòng)波動(dòng)原因 診斷措施

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）11-0-01

在汽輪機(jī)振動(dòng)波動(dòng)故障問題分析的過程中，發(fā)電廠應(yīng)當(dāng)制定完善的管控方案，明確振動(dòng)原因，利用合理方式對其進(jìn)行處理，建立專門的管控機(jī)制，提高汽輪機(jī)的使用效果，達(dá)到預(yù)期的工作目的。

一、案例分析

某發(fā)電廠含有汽輪機(jī)裝置，相關(guān)機(jī)組在實(shí)際生產(chǎn)的過程中，型號為型號為NZK600-16.7/538/538型，型式為亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式。在使用過程中，設(shè)計(jì)額定功率在600MW左右，且最大連續(xù)出力為（T-MCR）635.6MW。在分析期間可以發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)總級數(shù)為38級，高壓轉(zhuǎn)子有9級。其中第一級為調(diào)速級，中壓轉(zhuǎn)子有5級，低壓轉(zhuǎn)子有2×2×6級。汽輪機(jī)采用高中壓缸合缸結(jié)構(gòu)，兩個(gè)低壓缸均為為雙流反向布置。本體設(shè)有內(nèi)部法蘭螺栓加熱系統(tǒng)。汽輪發(fā)電機(jī)組軸系中除#1、2軸承采用可傾瓦式軸承外，其余均采用橢圓形軸承。#1--8支持軸承上瓦的X、Y向裝有軸振測量裝置，下瓦裝有測溫裝置。#9軸承上瓦的X、Y向裝有瓦振測量裝置，推力軸承位于高中壓缸和低壓A缸之間的#2軸承座上，采用傾斜平面式雙推力盤結(jié)構(gòu)。高中壓缸的膨脹死點(diǎn)位于#2軸承座，低壓A缸、低壓B缸的膨脹死點(diǎn)分別位于各自的中心附近。死點(diǎn)處的橫向鍵限制汽缸的軸向位移。同時(shí)，在前軸承箱及兩個(gè)低壓缸的縱向中心線前后設(shè)有縱向鍵，引導(dǎo)汽缸沿軸向自由膨脹而限制其橫向跑偏。

二、振動(dòng)問題

在發(fā)電廠的汽輪機(jī)運(yùn)行期間，在2016年7月份的時(shí)候，根據(jù)相關(guān)要求，對8號機(jī)組運(yùn)行方式進(jìn)行全面的改進(jìn)。在一定程度上，大機(jī)的負(fù)荷會(huì)超過500MW，主汽的相關(guān)壓力也會(huì)大于16MPa，1、2號瓦X、Y向振動(dòng)突增等現(xiàn)象。針對8號機(jī)振動(dòng)的特點(diǎn)，對可能引起異常振動(dòng)的原因進(jìn)行分析8號機(jī)組汽輪機(jī)單閥運(yùn)行特點(diǎn)是4號高調(diào)門在閥門開度在增大至90%時(shí)先關(guān)閉，隨后再開啟。1、2瓦異常振動(dòng)多發(fā)于升負(fù)荷和降負(fù)荷過程中的壓力高的階段，此階段一般是，實(shí)際負(fù)荷高于負(fù)荷指令，機(jī)前壓力高于設(shè)定壓力，調(diào)門指令在90%左右，4號高調(diào)門低于20%。通過試驗(yàn)，在此階段提前改變主汽壓力設(shè)定或減緩負(fù)荷的升速率，使4號高調(diào)門盡量躲避機(jī)前壓力高于16MPa開度低于20%的工況，能有效的抑制此異常振動(dòng)的發(fā)生。在1、2異常振動(dòng)發(fā)生時(shí)，將4號高調(diào)門手動(dòng)控制在20%以上，異常振動(dòng)消失。在實(shí)際分析的過程中，1、2瓦異常振動(dòng)發(fā)生于單閥運(yùn)行期間，順序閥運(yùn)行時(shí)無此現(xiàn)象，懷疑高負(fù)荷時(shí)4號高調(diào)門的在開度小于20%時(shí)影響了轉(zhuǎn)子的偏心，從而引發(fā)了異常振動(dòng)。因此，可以判斷汽輪機(jī)運(yùn)行期間，1、2異常振動(dòng)為汽流激振的概率提升，可以判斷出現(xiàn)了嚴(yán)重的振動(dòng)問題。

三、汽輪機(jī)振動(dòng)波動(dòng)原因分析

在汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)與波動(dòng)故障問題，嚴(yán)重影響其正常運(yùn)行，難以提高工作可靠性與有效性。對于汽輪機(jī)磨損問題而言，主要原因就是配件之間的間隙較小，轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)較為嚴(yán)重的振動(dòng)問題，難以對轉(zhuǎn)子與軸承進(jìn)行對中處理，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)軸承座跑偏的現(xiàn)象，一方面，在靜止配件與其它轉(zhuǎn)動(dòng)配件相互摩擦的過程中，并不是直接的轉(zhuǎn)軸摩擦，而是在轉(zhuǎn)軸實(shí)際運(yùn)行的過程中，動(dòng)葉片與鉚釘頭等相互碰撞，從而出現(xiàn)振動(dòng)的現(xiàn)象，同時(shí)，還會(huì)因?yàn)槟Σ恋痊F(xiàn)象，出現(xiàn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)軸彎曲的現(xiàn)象，受到熱力因素的影響，難以對其進(jìn)行全面控制，影響發(fā)電廠的長遠(yuǎn)發(fā)展。另一方面，在汽輪機(jī)運(yùn)行的過程中，轉(zhuǎn)軸與靜止配件之間出現(xiàn)了直接的摩擦現(xiàn)象，也就是汽輪機(jī)設(shè)施中的轉(zhuǎn)軸與軸封等具有靜止特點(diǎn)，導(dǎo)致配件出現(xiàn)了直接摩擦的現(xiàn)象，而且轉(zhuǎn)子圓周直徑等周圍出現(xiàn)了直接的摩擦現(xiàn)象，且轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了局部受熱等現(xiàn)象，難以對其進(jìn)行全面的處理，甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重的振動(dòng)問題，影響其良好使用[2]。

在汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)軸與靜止配件相互摩擦的現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)生了嚴(yán)重的振動(dòng)問題，轉(zhuǎn)子配件在渦動(dòng)的過程中，會(huì)與靜止配件相互接觸，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子配件的剛度逐漸提高，發(fā)生嚴(yán)重的問題。在靜止配件實(shí)際運(yùn)行期間，會(huì)出現(xiàn)反彈的現(xiàn)象，導(dǎo)致相互之間的接觸發(fā)生了嚴(yán)重的脫離問題，且轉(zhuǎn)子的剛度會(huì)逐漸減少，如果不能對其進(jìn)行全面的控制，將會(huì)發(fā)生橫向的自由振動(dòng)問題[3]。因此，在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)際運(yùn)行期間，會(huì)受到旋轉(zhuǎn)、渦動(dòng)等疊加問題的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)復(fù)雜的振動(dòng)問題，嚴(yán)重影響其響應(yīng)頻率，難以提高工作效率，甚至?xí)?dǎo)致次諧波管理工作效果降低，難以滿足高頻諧波處理工作要求，導(dǎo)致工作效果降低。在出現(xiàn)波動(dòng)癥狀的情況下，也會(huì)導(dǎo)致發(fā)生振動(dòng)問題，嚴(yán)重影響運(yùn)行效果。因此，發(fā)電廠可以使用頻率圖的調(diào)查方式，對其諧波能量進(jìn)行分析語調(diào)查，逐漸提高工作可靠性與有效性，對各類配件摩擦情況進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)碰撞工作中存在的問題，采取有效措施應(yīng)對問題。同時(shí)，還要對靜止配件與其他配件之間的關(guān)系進(jìn)行分析，在明確實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，建立專門的分析機(jī)制，逐漸提高汽輪機(jī)管理工作可靠性與有效性，滿足當(dāng)前設(shè)施使用要求，逐漸優(yōu)化工作機(jī)制，滿足當(dāng)前實(shí)際發(fā)展需求。

四、汽輪機(jī)振動(dòng)波動(dòng)問題診斷措施

在對此類問題進(jìn)行診斷的過程中，應(yīng)當(dāng)明確實(shí)際情況，創(chuàng)新工作機(jī)制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)運(yùn)作中存在的問題，采取有效措施應(yīng)對問題，建立先進(jìn)的管控機(jī)制，逐漸提高工作可靠性與有效性[4]。

雖然發(fā)電廠已經(jīng)明確了汽輪機(jī)振動(dòng)與波動(dòng)等問題的原因，但是，在實(shí)際工作期間，經(jīng)常最出現(xiàn)活動(dòng)配件與轉(zhuǎn)動(dòng)配件之間的摩擦現(xiàn)象，嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)施的正常使用，導(dǎo)致發(fā)電廠未能更好的開展生產(chǎn)工作，難以提高工作效率與質(zhì)量。同時(shí)，一些汽輪機(jī)會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)與波動(dòng)等問題的影響，不能達(dá)到良好的工作效果，甚至?xí)霈F(xiàn)停機(jī)現(xiàn)象，數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)了一定的問題，在全面觀察的情況下，對其原因進(jìn)行全面分析，在明確實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，要做好管理工作，提高工作可靠性與有效性[5]。在發(fā)電廠汽輪機(jī)機(jī)組實(shí)際停機(jī)的過程中，要對其進(jìn)行開蓋檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的轉(zhuǎn)動(dòng)配件或是活動(dòng)配件之間存在的問題，采取有效措施明確密封配件的實(shí)際情況，以此提高磨損問題的解決效果。在實(shí)際檢查的過程中，還要對氣缸實(shí)際情況進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷裂問題，明確是否出現(xiàn)了壓條脫離現(xiàn)象，在變形的情況下，要對摩擦或是碰觸痕跡進(jìn)行分析。在一定程度上，還要做好相關(guān)管理工作，對二級動(dòng)葉片進(jìn)行分析，在尋找摩擦痕跡的情況下，對其進(jìn)行全面的診斷，獲取準(zhǔn)確的結(jié)論，達(dá)到良好的診斷效果。另外，要對靜止與轉(zhuǎn)動(dòng)等配件的摩擦特點(diǎn)進(jìn)行分析，明確固定壓條的斷裂原因，在分析實(shí)際特征的情況下，對其進(jìn)行全面的處理[6]。

在汽輪機(jī)設(shè)施實(shí)際使用的過程中，要明確轉(zhuǎn)子重新動(dòng)平衡等現(xiàn)象進(jìn)行分析，對軸瓦進(jìn)行更換處理，將汽輪機(jī)的振動(dòng)數(shù)據(jù)信息等控制在合理范圍內(nèi)，對振動(dòng)波動(dòng)問題進(jìn)行考察，提高汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。另外，在實(shí)際分析的過程中，還要對汽輪機(jī)各類配件進(jìn)行考察，在明確實(shí)際問題原因的情況下，建立專門的管理機(jī)制，加大管理力度，滿足當(dāng)前汽輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)行要求，逐漸提高診斷工作準(zhǔn)確性與可靠性，為其后續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)[7]。

結(jié)語

綜上所述，在對汽輪機(jī)振動(dòng)波動(dòng)問題進(jìn)行診斷與分析的過程中，應(yīng)當(dāng)合理使用TN8000設(shè)備技術(shù)，對各類問題因素與特征等進(jìn)行分析，加大診斷管理力度，逐漸提高診斷工作效率與水平，建立先進(jìn)的控制機(jī)制，達(dá)到預(yù)期的管理目的。

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