吳迪 張宇
摘 要:汽輪機(jī)在火力發(fā)電廠中具有十分重要的作用,它的運(yùn)轉(zhuǎn)效果是否正常,直接影響著火電廠生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性與安全性,而汽輪機(jī)的核心是轉(zhuǎn)子,但其最容易出現(xiàn)問(wèn)題,在運(yùn)行的過(guò)程中,往往會(huì)因?yàn)楫惓G闆r出現(xiàn)振動(dòng),直接影響著汽輪機(jī)的工作,如果出來(lái)不當(dāng)就會(huì)造成汽輪機(jī)的工作出現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)于汽輪機(jī)振動(dòng)可以采用噪聲、溫度、壓力等方式進(jìn)行檢查,然后根據(jù)具體的情況進(jìn)行處理。
關(guān)鍵詞:汽輪機(jī);異常振動(dòng);原因分析;解決對(duì)策
1 汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因分析
1.1 油膜振蕩引發(fā)異常振動(dòng)
汽輪機(jī)中有一種重要組成部件就是油膜,汽輪機(jī)被工作人員啟動(dòng)后,汽輪機(jī)開始進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn),這時(shí)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子開始進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn),油膜對(duì)軸頸的作用力大于軸頸重力和科氏力的合力,使軸頸向上浮動(dòng),產(chǎn)生弓形渦動(dòng),伴隨著強(qiáng)烈的作用力作用到軸承的油膜上,慢慢的就會(huì)導(dǎo)致油膜的穩(wěn)定性降低并且開始出現(xiàn)振動(dòng)的現(xiàn)象。而且就算當(dāng)發(fā)電機(jī)開始正常運(yùn)行時(shí),旋轉(zhuǎn)的軸頸在滑動(dòng)的軸承中帶動(dòng)潤(rùn)滑油高速流動(dòng),由于作用力與反作用力的作用,高速轉(zhuǎn)動(dòng)油流就會(huì)反過(guò)來(lái)作用軸頸,最終就會(huì)產(chǎn)生一種振蕩的現(xiàn)象。
1.2 氣流激振
發(fā)電廠運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng),各類機(jī)組需要長(zhǎng)時(shí)間、超負(fù)荷運(yùn)行,短時(shí)間內(nèi)軸振會(huì)加速。此時(shí),采取降低運(yùn)行負(fù)荷,振動(dòng)也會(huì)相應(yīng)的減速。在不均衡氣流沖擊的影響下,汽輪機(jī)組葉片在氣流激振影響下,汽輪機(jī)組本身體積與設(shè)備數(shù)值的差異,會(huì)導(dǎo)致氣體在葉片內(nèi)的膨脹,將會(huì)導(dǎo)致流道混亂,使得汽輪機(jī)組出現(xiàn)異常振動(dòng)現(xiàn)象。
1.3 轉(zhuǎn)子變形
通過(guò)深入分析汽輪機(jī)組異常振動(dòng)案例,發(fā)現(xiàn)由轉(zhuǎn)子異常振動(dòng)引發(fā)的故障次數(shù)較多。汽輪機(jī)組工作環(huán)境比較復(fù)雜,即便是正常工作狀態(tài)下,也無(wú)法保障轉(zhuǎn)子的有效切合,及時(shí)避免機(jī)組異常振動(dòng),影響發(fā)電廠的運(yùn)行。加之機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間處于超負(fù)荷工作狀態(tài),受到各類因素的影響,摩擦力的影響,將會(huì)導(dǎo)致機(jī)組熱量增加。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,轉(zhuǎn)子的材質(zhì)會(huì)受到影響,使得變形問(wèn)題出現(xiàn),導(dǎo)致振動(dòng)異常。
2 汽輪機(jī)異常振動(dòng)的解決對(duì)策
2.1 油膜振蕩的解決對(duì)策
根據(jù)之前所介紹的關(guān)于油膜可以造成汽輪機(jī)的異常振動(dòng),想要防止出現(xiàn)這種情況,首先需要使汽輪機(jī)中的轉(zhuǎn)子與軸承之間能夠合理的工作下去,使得它們之間的摩擦力降低,其次工作人員應(yīng)該選擇粘度小的潤(rùn)滑劑來(lái)對(duì)它們進(jìn)行潤(rùn)滑,這樣做的原因是如果潤(rùn)滑油選擇了較大的粘度,那么他們的承載力也會(huì)隨之增大,而且當(dāng)粘度增大時(shí),會(huì)使油的分布結(jié)構(gòu)有所損壞,造成轉(zhuǎn)子與部件之間的摩擦力增大,另外還可以通過(guò)讓軸瓦頂部的距離縮短使得軸瓦上的承合寬度變的更大一些。
2.2 汽流激振的解決對(duì)策
汽輪機(jī)汽流激振的故障排除,首先要找到汽流激振的原因,需要對(duì)長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)的數(shù)據(jù)中尋找規(guī)律,將滿負(fù)荷、正常運(yùn)行、空載時(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,利用曲線圖走勢(shì),找到引發(fā)振動(dòng)的因素。從而逐漸調(diào)解輸出功率,汽流緩慢增加,將振動(dòng)數(shù)據(jù)繪成曲線圖與正常曲線圖進(jìn)行對(duì)比。汽輪機(jī)負(fù)荷增加后,汽門隨著負(fù)荷的增加不斷變化來(lái)抵消汽流振動(dòng)的危害。因此,對(duì)于汽流激振的故障,需要長(zhǎng)時(shí)間的觀察和精細(xì)化調(diào)整負(fù)荷參數(shù),才能有效降低汽流激振的不良影響,維持發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
3 應(yīng)用案例分析
某核電廠汽輪機(jī)是由東方電氣集團(tuán)采用ALSTOM技術(shù)生產(chǎn)的ArabelleTM1000MW級(jí)大型半速汽輪機(jī)。在機(jī)組調(diào)試期間,曾經(jīng)連續(xù)三次出現(xiàn)汽機(jī)2號(hào)軸瓦振動(dòng)異常,超過(guò)手動(dòng)打閘閾值130μm,導(dǎo)致被迫停機(jī)。
3.1 原因分析
一般來(lái)說(shuō),汽輪機(jī)振動(dòng)高通常發(fā)生在啟停過(guò)程中。汽輪發(fā)電機(jī)組在啟停過(guò)程中,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速時(shí),機(jī)組出現(xiàn)劇烈振動(dòng),而超過(guò)這一轉(zhuǎn)速后振動(dòng)又會(huì)減小,恢復(fù)正常。引起汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的原因很多,主要原因有制造水平不高、安裝不夠合理、檢修和運(yùn)行管理水平不高等,而且它們之間又是相互影響的。
3.2 故障排查
①中壓缸通流間隙的數(shù)據(jù)對(duì)比與分析。汽輪機(jī)內(nèi)部發(fā)生摩擦?xí)鹫駝?dòng)。經(jīng)核實(shí)汽輪機(jī)安裝階段通流間隙數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),3號(hào)機(jī)組高中壓缸徑向通流間隙雖滿足安裝要求,但是與1號(hào)和2號(hào)機(jī)組進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)存在如下問(wèn)題:中壓缸徑向通流間隙在不同方向上均存在偏下限的情況;中壓缸四個(gè)級(jí)的下部間隙均恰好為下限值;中壓缸四個(gè)級(jí)的右部間隙均只比下限高0.02~0.05mm;中壓第三級(jí)徑向通流間隙上下左右四個(gè)方向上均僅比下限高0.00~0.05mm。②中壓缸排汽溫度與二級(jí)進(jìn)汽閥門開度的數(shù)據(jù)對(duì)比與分析。汽輪機(jī)缸體溫度變化直接影響汽缸的膨脹,使得汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙發(fā)生變化,從而可能導(dǎo)致碰摩(表1、2)。
綜上所述,發(fā)電廠需要長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)營(yíng),使得其中設(shè)備易發(fā)故障,其中汽輪機(jī)故障最為普遍。比如:轉(zhuǎn)子變形、摩擦震動(dòng)等,一旦出現(xiàn)故障,將會(huì)影響發(fā)電廠的穩(wěn)定運(yùn)行。技術(shù)人員需要采取相應(yīng)的方式,精準(zhǔn)判斷發(fā)電廠的運(yùn)行狀態(tài),在出現(xiàn)突發(fā)事件與故障的情況下,及時(shí)解決,以此為發(fā)電廠機(jī)械設(shè)備、汽輪機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行,以此保障發(fā)電質(zhì)量,推動(dòng)發(fā)電廠得到更好的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]陳可露.火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因及解決對(duì)策分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2016,15:63-64.