賈國(guó)強(qiáng)

摘 要：在我國(guó)的火電廠中，汽輪機(jī)及汽輪機(jī)組是最重要的運(yùn)行設(shè)備，其運(yùn)行的穩(wěn)定性也直接的影響了火力發(fā)電廠的發(fā)電效率，火電廠汽輪機(jī)的一類(lèi)常見(jiàn)故障就是異常振動(dòng)現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)這類(lèi)故障，火電廠整個(gè)發(fā)電機(jī)組的工作質(zhì)量和運(yùn)行效率也都會(huì)受到影響，整個(gè)供電系統(tǒng)可能無(wú)法正常運(yùn)行，社會(huì)公眾的正常工作和生活都會(huì)受到影響，這也大大的降低了火電廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因此，我們應(yīng)認(rèn)真的分析汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)的原因，并探尋其解決的方案。

關(guān)鍵詞：火電廠汽輪機(jī);異常振動(dòng);原因及改善措施

引言

汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠的核心設(shè)備，是發(fā)電系統(tǒng)中關(guān)鍵的組成部分，主要部件有氣缸、轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器等，為高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械。該機(jī)組的正常運(yùn)行除了能確保電力生產(chǎn)單位正常供電外，還能保障從業(yè)人員的人身安全。因此，加強(qiáng)機(jī)組的振動(dòng)故障監(jiān)測(cè)和診斷，對(duì)保障汽輪機(jī)的安全使用有著重要意義。但因汽輪機(jī)工作的環(huán)境較為復(fù)雜，加上人為操作因素的影響，汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)異常的發(fā)生率不斷上升。在啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)生振動(dòng)異常危險(xiǎn)的同時(shí)，還嚴(yán)重威脅其使用的安全性。下文將對(duì)汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中振動(dòng)異常情況的原因及解決方案進(jìn)行分析和探索。

1汽輪機(jī)振動(dòng)特性分析

汽輪機(jī)是重要工業(yè)設(shè)備，其工作性質(zhì)是高溫、高壓和高速。由于長(zhǎng)期高速旋轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)裝置經(jīng)常出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)裝置的正常運(yùn)行。汽輪機(jī)組的異常振動(dòng)是汽輪機(jī)最復(fù)雜的誤差之一，裝置的振動(dòng)往往受到多方面影響，如汽輪機(jī)裝置的參數(shù)、徑流參數(shù)、油溫、油質(zhì)的變化都會(huì)引起機(jī)組振動(dòng)。因此必須分析汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因。只有在已知條件下結(jié)合實(shí)際情況，分析汽輪機(jī)振動(dòng)異常的原因，進(jìn)行總結(jié)和討論，決定汽輪機(jī)檢修方法。如果設(shè)備初始啟動(dòng)速度超過(guò)其臨界速度，則可以估計(jì)所攜帶振動(dòng)的大小是否會(huì)導(dǎo)致故障。如果情況良好，一般可以斷定渦輪轉(zhuǎn)子和牽引齒輪轉(zhuǎn)子處于平衡狀態(tài)，拉伸器沒(méi)有損壞。如果設(shè)備停止后轉(zhuǎn)子平衡，應(yīng)注意空載時(shí)空轉(zhuǎn)速度必須為3000r/min，并且轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)必須控制在安全范圍內(nèi)?？筛鶕?jù)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整到載體的垂直振動(dòng)，原則上振動(dòng)不變，可根據(jù)規(guī)定的15m標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整到載體的垂直振動(dòng)。若載荷為200MW，原則上振動(dòng)不變，若按91.5m調(diào)整，則需及時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)。

2振動(dòng)故障的診斷

經(jīng)研究汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)故障，初步判定其原因可歸結(jié)為以下4點(diǎn)：①動(dòng)靜碰磨一旦發(fā)生，汽輪機(jī)就會(huì)發(fā)生啟動(dòng)時(shí)的振動(dòng)故障，而動(dòng)靜碰磨之所以會(huì)發(fā)生，是因?yàn)槠啓C(jī)在進(jìn)行大修時(shí)，對(duì)軸封或者油檔間隙進(jìn)行了不合理的調(diào)試操作;②因?yàn)闅飧自谶M(jìn)行疏水時(shí)沒(méi)有將水順利疏通，使得水進(jìn)入轉(zhuǎn)軸中，使轉(zhuǎn)軸發(fā)生變形;③與溫差控制有一定關(guān)聯(lián)，此情況是發(fā)生在操作沖轉(zhuǎn)的過(guò)程中，當(dāng)然沖轉(zhuǎn)前也有可能，這就使得轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定大于規(guī)定值，最終出現(xiàn)變形的結(jié)果;④轉(zhuǎn)子自身質(zhì)量問(wèn)題，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生不平衡現(xiàn)象。

而經(jīng)過(guò)排查發(fā)現(xiàn)：①在大修汽輪機(jī)時(shí)，汽輪機(jī)還是原來(lái)的12#汽輪機(jī)，所以導(dǎo)致振動(dòng)故障發(fā)生的原因基本不可能是轉(zhuǎn)子本身存在質(zhì)量問(wèn)題，或在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中出現(xiàn)不平衡的現(xiàn)象而導(dǎo)致的;②有關(guān)工作人員在調(diào)閱了汽輪機(jī)的運(yùn)行記錄后，發(fā)現(xiàn)部門(mén)之間的溫差值都處于正常范圍，所以，基本也可以排除汽輪機(jī)在進(jìn)行沖轉(zhuǎn)之前與沖轉(zhuǎn)時(shí)，各部門(mén)之間的溫差值沒(méi)有被合理控制，使轉(zhuǎn)子的溫度超過(guò)正常范圍而出現(xiàn)變形，導(dǎo)致機(jī)器發(fā)生振動(dòng)故障的可能性;③通過(guò)工作人員再次復(fù)查低、中、高壓缸，基本可以排除氣缸異常的情況;④在仔細(xì)檢查機(jī)頭位置的大軸撓度之后，發(fā)現(xiàn)大軸的撓度在機(jī)器啟動(dòng)前后不一致，啟動(dòng)前是45μm，啟動(dòng)后經(jīng)過(guò)半小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，撓度變成了50μm;⑤發(fā)現(xiàn)機(jī)器的1#瓦處在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)出了刮擦的聲音，進(jìn)行降速后，發(fā)生時(shí)滯性的振動(dòng)問(wèn)題。所以初步可以判斷出動(dòng)靜碰磨是導(dǎo)致汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生振動(dòng)故障的原因所在。

3汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因分析

3.1汽輪機(jī)持續(xù)運(yùn)行導(dǎo)致的振動(dòng)

汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的故障可能會(huì)有油系統(tǒng)溫度出現(xiàn)下降、蒸汽質(zhì)量下降、缸脹不均勻、真空度下降等，這些現(xiàn)象都是導(dǎo)致汽輪機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程發(fā)生振動(dòng)故障的直接原因。例如，汽輪機(jī)原本可以正常振動(dòng)，但是如果對(duì)它進(jìn)行大修的情況下，再對(duì)它發(fā)出重新啟動(dòng)的指令，在啟動(dòng)的初期，它的1#軸承附近的振動(dòng)值會(huì)發(fā)生上升，然而在功率不斷增加的過(guò)程中，振動(dòng)值又慢慢恢復(fù)到正常范圍，此種振動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生是因?yàn)檎羝焚|(zhì)的原因?qū)е碌募ふ瘳F(xiàn)象。如果現(xiàn)場(chǎng)工況流量較小，流量的異常會(huì)使激振力變?yōu)楹娃D(zhuǎn)速頻率不成比例的各種不同頻率的激振力，產(chǎn)生的這種激振力會(huì)導(dǎo)致調(diào)頻正常的葉片也發(fā)生相對(duì)較大的動(dòng)應(yīng)力。假如在流通部件和葉片之間有結(jié)垢存在，那么由于氣流不均勻則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生更大的激振力。

3.2油膜不穩(wěn)定

汽輪機(jī)油膜失穩(wěn)主要有半速渦流和油膜振蕩等2種類(lèi)型。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于2倍第一臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，通常會(huì)發(fā)生半速轉(zhuǎn)捩。隨著速度增加，這種情況會(huì)以較低速度發(fā)生。一般來(lái)說(shuō)，這種振動(dòng)會(huì)在最大轉(zhuǎn)速下持續(xù)，或在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)消失。檢測(cè)半速旋轉(zhuǎn)的最有效方法是級(jí)聯(lián)圖。此外，低頻功能也可以通過(guò)示波圖或沿軸心軌跡看到。

3.3氣流激振引發(fā)的異常振動(dòng)

氣流激振引起的振動(dòng)特征主要有2點(diǎn)：①氣流激振的低頻分量值在增大時(shí)不屬于正常情況;②氣流激振情況下，參數(shù)也在不斷變化。有很多原因可導(dǎo)致發(fā)生氣流激振，比如靜葉出口氣流不均勻?qū)е碌臍饬骷ふ窳?回轉(zhuǎn)隔板、噴嘴調(diào)節(jié)、部分進(jìn)汽級(jí)靜葉片出口氣流不均勻?qū)е录ふ窳Φ陌l(fā)生。汽機(jī)負(fù)荷參數(shù)設(shè)置不恰當(dāng)、供汽方式錯(cuò)誤等都可能會(huì)造成氣流激振。

4火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的改善對(duì)策

4.1油膜振動(dòng)的處理措施

通過(guò)總結(jié)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析資料，總結(jié)出處理油膜振動(dòng)的具體措施：①適當(dāng)提高數(shù)據(jù)值;②盡量減小墊層之間距離，能很好地控制振動(dòng)的頻率和強(qiáng)度;③盡量減小載體夾角。然后根據(jù)實(shí)際需要選擇潤(rùn)滑油。在強(qiáng)度沖擊情況下，應(yīng)使用低黏度潤(rùn)滑油。另外，振動(dòng)主要是由于各部件受力不均導(dǎo)致受力異常，不平衡受力導(dǎo)致設(shè)備在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中偏離中心，要根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇維修措施。

4.2蒸汽流振動(dòng)故障的產(chǎn)生

處理氣流引起的異常振動(dòng)非常困難。一般來(lái)說(shuō)，為提高處理誤差的能力和誤差響應(yīng)措施的質(zhì)量，有必要深入分析和研究汽輪機(jī)的振動(dòng)現(xiàn)象和強(qiáng)度。必須編制至少1年的振動(dòng)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，使其成為數(shù)據(jù)曲線(xiàn)。分析數(shù)據(jù)曲線(xiàn)的變化和幅度，最終確定氣流強(qiáng)度的分布。降低負(fù)荷變化速度，避免負(fù)荷變化過(guò)快導(dǎo)致汽流異常產(chǎn)生振動(dòng)。

4.3提高機(jī)組膨脹和溫度的措施

機(jī)組的膨脹由多種原因造成，從成型角度看，原因可分膨脹不均勻、溫度不穩(wěn)定的故障。因此，為避免機(jī)組故障，可定期檢查、維修和更換頂升系統(tǒng)。操作汽輪機(jī)設(shè)備前，有必要提供均勻的預(yù)熱，使汽缸保持溫度。還需要監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油溫度、軸封溫度和排氣蒸汽溫度。如果發(fā)現(xiàn)溫度不符合操作要求，必須及時(shí)采取相應(yīng)措施，建立自動(dòng)溫控系統(tǒng)。

結(jié)語(yǔ)

火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)是有多種因素導(dǎo)致的，當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)這類(lèi)故障時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)科學(xué)的判斷汽輪機(jī)異常振動(dòng)的本質(zhì)，同時(shí)全面的分析導(dǎo)致異常振動(dòng)故障出現(xiàn)的原因，制定出有針對(duì)性的改善對(duì)策，建立完善的設(shè)備檢修制度，盡可能的降低汽輪機(jī)異常振動(dòng)出現(xiàn)的概率，從而提升火電廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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