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        電廠汽機(jī)摩擦振動故障分析與診斷

        2021-11-01 08:13:29尚李超
        電子樂園·下旬刊 2021年2期
        關(guān)鍵詞:診斷

        尚李超

        摘要:汽輪機(jī)的靜動摩擦是引起摩擦振動的常見原因,摩擦振動故障的準(zhǔn)確診斷及檢測對提高汽輪機(jī)的安全性能具有重要意義。當(dāng)前,在摩擦誤差診斷中,主要根據(jù)振動、頻譜、波形或軸軌變化來分析振動特性?;诖?,本文詳細(xì)探討了電廠汽機(jī)摩擦振動故障分析與診斷。

        關(guān)鍵詞:電廠汽機(jī);摩擦振動;原因;診斷

        汽輪機(jī)作為電廠發(fā)電系統(tǒng)中的重要設(shè)備,其運行效率直接影響電廠的發(fā)電效果。然而,在汽輪機(jī)運行中,受各種管道因素的影響,易產(chǎn)生摩擦振動故障,嚴(yán)重影響整個系統(tǒng)的運行,給電廠造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。針對這一問題,電廠技術(shù)人員需高度重視,做好汽輪機(jī)的日常維護(hù)檢修工作,掌握常見的一些振動故障解決方法,以便在出現(xiàn)故障時能及時解決處理,確保汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運行。

        一、電廠汽機(jī)摩擦原因

        動靜態(tài)摩擦問題通常會導(dǎo)致汽輪機(jī)其他部件發(fā)生故障,如轉(zhuǎn)子彎曲,從而加劇塊體振動惡化,導(dǎo)致大軸完全彎曲或塊體破裂。摩擦振動故障主要原因為:

        1、轉(zhuǎn)軸振動過大。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸振幅超過動、靜態(tài)振動偏差時,摩擦振動可能受到損壞。

        2、動靜間隙不足。設(shè)計空間值、安裝空間過小,或間隔調(diào)整不滿足安裝維護(hù)等要求,導(dǎo)致摩擦振動故障。

        3、缸體跑偏、彎曲、變形。若上、下輥溫差大,預(yù)熱時間不足,輥可能變形甚至彎曲變形,這也是摩擦振動失效的一個主要原因。

        4、轉(zhuǎn)子和軸承的不對稱。旋轉(zhuǎn)部件的變形及位移,轉(zhuǎn)子和軸承中心的不對稱導(dǎo)致整個轉(zhuǎn)子在最外側(cè)傾斜。若出現(xiàn)以下情況,摩擦故障可能會在短時間內(nèi)迅速增加:①摩擦錯誤;②摩擦失效類型故障:振幅連續(xù)變化,波動無明顯規(guī)律。

        二、汽機(jī)摩擦振動故障帶來的危害

        汽輪機(jī)運行中的摩擦振動故障主要是由于平衡位置的偏離,導(dǎo)致動能和位能的轉(zhuǎn)換。一般來說,若汽輪機(jī)輕微振動且不超過某一振幅,則不會影響其正常運行,因此不會造成危害事件。一旦振幅增大,將直接危及汽輪機(jī)系統(tǒng),導(dǎo)致系統(tǒng)故障,降低汽輪機(jī)的工作效率。汽輪機(jī)振動故障的原因很多,包括軸承磨損、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子水路堵塞、軸系中心變化等。這些故障屬于異常振動,若不及時處理,將導(dǎo)致汽輪機(jī)組部件松動,造成機(jī)組內(nèi)動部件與靜態(tài)零件摩擦,最終造成汽輪機(jī)振動故障。該故障將加速機(jī)器的老化過程,縮短機(jī)器的使用壽命。由于汽輪機(jī)振動故障種類較多,電廠技術(shù)人員在安裝及使用中需做好檢查和試驗工作,確保振動幅值控制在合理范圍內(nèi)。當(dāng)前,我國已頒布了一系列汽輪機(jī)運行標(biāo)準(zhǔn),其中明確規(guī)定運行時的振幅應(yīng)控制在0.05mm以內(nèi)。

        三、電廠汽機(jī)摩擦振動故障防范措施

        1、建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)。為了準(zhǔn)確查找汽輪機(jī)摩擦振動的原因,相關(guān)專家學(xué)者需建立完善的汽輪機(jī)振動診斷系統(tǒng),為及時發(fā)現(xiàn)振動問題提供準(zhǔn)確依據(jù)。在新時代背景下,科技的不斷進(jìn)步為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)的構(gòu)建打下了良好的基礎(chǔ),利用數(shù)字仿真技術(shù)模擬人腦神經(jīng),可建立一個符合人腦信息處理邏輯的系統(tǒng)流程。為實現(xiàn)汽輪機(jī)摩擦診斷的目的,需在汽輪機(jī)的每個振動點上安裝接收、卸載和吸收紅色采集裝置,以便采集汽輪機(jī)運行信號,并將采集到的信號存儲在相關(guān)文件中。在此基礎(chǔ)上,對采集到的信號進(jìn)行去噪處理,提取并存儲信號中的小波能量。這樣就可對汽輪機(jī)的故障特征進(jìn)行測試診斷,以找出汽輪機(jī)摩擦振動的主要原因,有利于技術(shù)人員采取有針對性的維修調(diào)整措施,從而提高汽輪機(jī)故障處理效率及質(zhì)量,促進(jìn)汽輪機(jī)的安全運行。

        2、避免油膜不穩(wěn)定。在汽輪機(jī)的設(shè)計工程中,必須適當(dāng)提高系統(tǒng)阻尼及軸系的穩(wěn)定效果。在生產(chǎn)過程中,必須嚴(yán)格按工藝技術(shù)操作,做好控制檢查工作,以免受到各種客觀因素的影響,降低汽輪機(jī)軸系的穩(wěn)定性,這樣能從根本上降低汽輪機(jī)摩擦振動的發(fā)生率,有利于提高汽輪機(jī)工作水平。在此基礎(chǔ)上,電廠還應(yīng)重視汽輪機(jī)軸承的日常維護(hù)管理,汽輪機(jī)在長期運行中不可避免地會出現(xiàn)各種故障問題,通過日常維護(hù),可有效避免油膜不穩(wěn)定的問題。為滿足這一需求,設(shè)計人員在汽輪機(jī)設(shè)計中需遵循安全運行原則,適當(dāng)增加汽輪機(jī)的對比壓及負(fù)載,同時減小軸承寬度。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)相應(yīng)提高油溫,增加軸承系數(shù),同時降低潤滑油的附著力。這種方法雖能有效避免汽輪機(jī)的摩擦振動故障,但也會降低油膜厚度,若汽輪機(jī)長期在高溫下運行,油質(zhì)會老化。因此,設(shè)計人員需高度重視。

        3、避免氣流震蕩。汽輪機(jī)在運行中產(chǎn)生的氣流振動頻率高于其它振動頻率,針對氣流振動問題,有必要對設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)。設(shè)計人員可利用反渦流技術(shù)干擾流體向汽輪機(jī)的軸向運行,以強(qiáng)化流體轉(zhuǎn)速。同時,軸承軸徑偏心度也可適當(dāng)增大,可有效降低軸承振幅。此外,設(shè)計人員還可通過改變軸承形狀來打亂軸向旋流,從而減小軸承切向力,保證汽輪機(jī)運行期間轉(zhuǎn)子始終高速穩(wěn)定運行,減少摩擦振動故障的發(fā)生。

        4、合理調(diào)整均壓箱壓力。汽輪機(jī)啟動后,若壓力過高,將增加汽輪機(jī)的供氣量,這樣可能會出現(xiàn)汽封漏氣問題,若不及時處理,蒸汽將隨著運行逐漸進(jìn)入汽輪機(jī)系統(tǒng)中,導(dǎo)致摩擦振動故障。為避免這一問題,需合理調(diào)整均壓箱壓力。正常情況下,汽輪機(jī)均壓箱壓力值需控制在0.05MPa左右,只有滿足這一要求,均壓箱才能充分發(fā)揮其作用功能,有效阻隔現(xiàn)有系統(tǒng)及蒸汽,從而減少汽輪機(jī)摩擦振動故障的發(fā)生率。

        5、合理控制汽輪機(jī)的運行。在電廠汽輪機(jī)運行期間,雖然負(fù)壓樁可通過主油箱控制,但為了避免油霧,技術(shù)人員需在汽輪機(jī)運行期間使用主油泵切斷油。在此基礎(chǔ)上,通過主油箱向軸承箱提供負(fù)壓,促進(jìn)污染物進(jìn)入汽輪機(jī)油系統(tǒng)中。采用這種操作方式時,主油箱的負(fù)壓需控制在486Pa左右。此外,電廠技術(shù)人員在日常維護(hù)管理工作中還應(yīng)注意檢查主油箱、油凈化裝置、軸承箱等部件,并測試油箱的密封性,若密封性不合格,需使用硅膠進(jìn)行密封,選用的硅膠必須保證良好的耐油性,以避免汽輪機(jī)運行時雜質(zhì)或水分進(jìn)入油箱而引起摩擦振動故障。

        6、檢查轉(zhuǎn)子熱彎曲故障。電廠汽輪機(jī)在運行中,轉(zhuǎn)子需在蒸汽區(qū)長時間工作,這也使轉(zhuǎn)子在熱作用下產(chǎn)生熱彎曲故障,導(dǎo)致汽輪機(jī)摩擦振動。針對這些故障,設(shè)計人員在汽輪機(jī)設(shè)計時需選擇耐高溫性強(qiáng)、耐腐蝕性好的材料作為轉(zhuǎn)子材料。當(dāng)汽輪機(jī)運行時出現(xiàn)轉(zhuǎn)子熱彎曲故障時,技術(shù)人員應(yīng)及時停止汽輪機(jī)運行,將故障轉(zhuǎn)子拆除并更換新轉(zhuǎn)子,以解決故障問題,保證汽輪機(jī)穩(wěn)定運行。

        7、對其他問題的防范措施。除上述問題外,膨脹不均也是電廠汽輪機(jī)摩擦失效的主要原因,膨脹不均的原因是汽輪機(jī)在受熱與加熱時受阻。為解決這一問題,技術(shù)人員需在汽輪機(jī)使用前進(jìn)行全面檢查,及時消除各種隱患,疏通所有管道,并在疏水中對管道設(shè)施及汽輪機(jī)機(jī)體進(jìn)行徹底清理。此外,在汽輪機(jī)運行中,再熱壓力與金屬汽缸之間的應(yīng)力不均勻時,要求技術(shù)人員及時檢查故障。

        總之,在電廠汽輪機(jī)運行中,受各種因素影響,經(jīng)常會出現(xiàn)靜動態(tài)部件間的摩擦問題。機(jī)器的各種故障易導(dǎo)致機(jī)器子系統(tǒng)不穩(wěn)定,輕則可能導(dǎo)致機(jī)組振動,重則導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸嚴(yán)重彎曲或損壞。為避免這些問題的發(fā)生,有必要對汽輪機(jī)摩擦振動故障原因進(jìn)行詳細(xì)分析診斷,并采取有針對性的措施加以解決,以促進(jìn)電廠汽輪機(jī)的穩(wěn)定運行。

        參考文獻(xiàn)

        [1]何升旗.電廠汽機(jī)摩擦振動故障分析與診斷[J].電力系統(tǒng)裝備,2021(08).

        [2]徐軍鋒.電廠汽機(jī)摩擦振動故障分析與診斷[J].設(shè)備管理與維修,2019(21).

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