楊慶安

摘? 要：現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，促使人們對(duì)于電力使用的需求量不斷地上升。目前國(guó)內(nèi)主要電力供給仍以火力發(fā)電為主，為了確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性，在日常工作中需要做好對(duì)電氣設(shè)備的檢測(cè)、維修等工作?；鹆Πl(fā)電中的汽輪機(jī)是發(fā)電過程中非常重要的設(shè)備，該設(shè)備是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)也將直接關(guān)系著后續(xù)的穩(wěn)定供電的情況。針對(duì)汽輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的異常振動(dòng)原因進(jìn)行分析和討論，并提出對(duì)應(yīng)的解決策略。

關(guān)鍵詞：火電廠;汽輪機(jī)異常振動(dòng);解決對(duì)策

引言：

目前國(guó)家已經(jīng)在電力供給方面大力提倡清潔型能源，包括風(fēng)電、水電及核電的應(yīng)用，但是我國(guó)的電力供給絕大部分還是由火力發(fā)電廠提供的。為了保障火力發(fā)電廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，我們需要定期對(duì)火電發(fā)電設(shè)備進(jìn)行維修和檢測(cè)，以便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題解決問題。汽輪機(jī)是火電發(fā)電設(shè)備中的重要構(gòu)成，在實(shí)際運(yùn)行過程中它會(huì)受到很多的因素影響而導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)不暢的情況出現(xiàn)，尤其是汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)的問題。這意味著汽輪機(jī)自身存在安全隱患，必須及時(shí)進(jìn)行修理。

一、引起汽輪機(jī)振動(dòng)的原因和判別方式

（一）對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)原因進(jìn)行研究的價(jià)值意義

火力發(fā)電設(shè)備中的一項(xiàng)重要構(gòu)成就是發(fā)電機(jī)組，而在發(fā)電機(jī)組中最重要的一項(xiàng)內(nèi)容則是汽輪機(jī)組。為了保障穩(wěn)定的電力供應(yīng)，通常情況下汽輪機(jī)組的運(yùn)行是不間斷的。長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成汽輪機(jī)組很多的構(gòu)件出現(xiàn)故障，繼而影響發(fā)動(dòng)機(jī)組無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而在汽輪機(jī)組出現(xiàn)故障的眾多表現(xiàn)中，異常振動(dòng)情況就是其中一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的問題。汽輪機(jī)組的振動(dòng)原因非常多，影響其出現(xiàn)振動(dòng)的因素也非常多，包括進(jìn)氣參數(shù)、油質(zhì)的差異或是油溫高低的因素[1]。甚至一個(gè)細(xì)小的零件也可能會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)。而要徹底解決汽輪機(jī)振動(dòng)的情況，就必須充分了解其出現(xiàn)異常振動(dòng)的原因，繼而才能有的放矢地去解決問題。

（二）故障判別方式

作為活力發(fā)電機(jī)組中非常重要的一項(xiàng)構(gòu)成，汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)的原因非常多，而產(chǎn)生振動(dòng)之后的表現(xiàn)也有很多類型，其中最常見的就是瓦蓋震動(dòng)或者是轉(zhuǎn)軸異常引起的振動(dòng)。當(dāng)汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)之后，為了能夠進(jìn)一步了解振動(dòng)原因我們可以從不同的切入點(diǎn)進(jìn)行判斷，對(duì)于汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)穩(wěn)定性的分析，我們則可以從轉(zhuǎn)速、電流、溫度以及時(shí)間等因素著手。汽輪機(jī)振動(dòng)相位變化主要是針對(duì)振動(dòng)相位是否真的存在變化。而相鄰軸承相位則需要考慮其相位是處于相同還是相反的狀況。

除了設(shè)備自身硬件出現(xiàn)故障之外，汽輪機(jī)自身的設(shè)計(jì)缺陷也可能是造成汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)的主要原因。在實(shí)際應(yīng)用過程中，在發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在設(shè)計(jì)缺陷之前設(shè)備已經(jīng)投入使用，這樣的情況下無法更換汽輪機(jī)，則需要充分了解設(shè)計(jì)缺陷可能引起的故障問題[2]。那么在后續(xù)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中一旦出現(xiàn)異常振動(dòng)，相關(guān)工作人員就可以依次進(jìn)行排查，從而更快地判斷出造成異常振動(dòng)的原因。如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)振動(dòng)的情況與前期的設(shè)計(jì)缺陷相關(guān)，則需要及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修。如果檢查之后故障原因并不是由設(shè)計(jì)缺陷引起的，則需要進(jìn)一步進(jìn)行排查。

二、關(guān)于設(shè)備出現(xiàn)異常振動(dòng)的原因

（一）轉(zhuǎn)子熱彎曲

設(shè)備在運(yùn)行過程中由于長(zhǎng)時(shí)間處于工作狀態(tài)，必然會(huì)造成一定的影響繼而給汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來不利。汽輪機(jī)組出現(xiàn)轉(zhuǎn)子熱彎曲的原因非常多，最常見的一種情況就是設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)子因長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)而出現(xiàn)高溫情況繼而引發(fā)應(yīng)力問題、設(shè)備氣缸內(nèi)出現(xiàn)進(jìn)水的情況、汽缸中進(jìn)入了低溫空氣與高溫氣缸產(chǎn)生摩擦、中心孔進(jìn)油、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的冷卻差異性較大，所有這些不利因素都會(huì)造成轉(zhuǎn)子熱彎曲的情況。一旦轉(zhuǎn)子出現(xiàn)彎曲變化則很容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪機(jī)組出現(xiàn)異常振動(dòng)。轉(zhuǎn)子熱彎曲所帶來的影響有可能是臨時(shí)的也有可能是長(zhǎng)效的，雖然其危害性不同，但都是因?yàn)檗D(zhuǎn)子質(zhì)量偏心導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)矢量激振力的出現(xiàn)。

軸彎曲會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子兩端出現(xiàn)錐形運(yùn)動(dòng)，繼而導(dǎo)致軸向產(chǎn)生較大的工頻振動(dòng)。在轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)彎曲的情況下，彎曲會(huì)在彈力和轉(zhuǎn)子不平衡的情況下出現(xiàn)離心相位各有不同，它們彼此之間會(huì)相互作用并相互抵消[3]。當(dāng)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速條件下，轉(zhuǎn)軸的振幅會(huì)逐漸減小，繼而形成“凹谷”相撞的情況，這與因轉(zhuǎn)子不平衡而導(dǎo)致的動(dòng)力振動(dòng)特征具有較大的差異性。當(dāng)不平衡值超出彎曲作用力，則振幅的減少量處于臨界轉(zhuǎn)速以下。而當(dāng)不平衡值低于彎曲作用力，則振幅的減少量處于臨界轉(zhuǎn)速以上。

（二）氣流激振

當(dāng)汽輪機(jī)所承載的負(fù)荷超出一定的限定值，機(jī)組軸就會(huì)發(fā)生劇烈的振動(dòng);振動(dòng)的頻率將會(huì)與高壓狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速一致;通常情況下出現(xiàn)氣流激振的位置都在高壓轉(zhuǎn)子的位置。尤其是大型汽輪機(jī)設(shè)備機(jī)組中，氣體會(huì)在葉片末端造成紊亂，也會(huì)引起氣流激振的情況。而當(dāng)葉片所承受的氣流沖擊處于不均勻的狀態(tài)也會(huì)出現(xiàn)此類問題。

（三）油膜震蕩

油膜處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子逐步失去穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)不僅需要以軸線為中心旋轉(zhuǎn)，同時(shí)也需要圍繞著一定的平衡點(diǎn)進(jìn)行渦動(dòng)，這很容易造成油膜震蕩。而出現(xiàn)半速渦動(dòng)則主要表現(xiàn)為當(dāng)軸線的渦動(dòng)頻率處于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的一半條件下，當(dāng)其轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子臨界速度一致時(shí)就會(huì)出現(xiàn)共振的情況繼而引發(fā)是設(shè)備的振動(dòng)。

（四）摩擦振動(dòng)

1.轉(zhuǎn)子熱彎曲在運(yùn)行中產(chǎn)生了新的力，導(dǎo)致原有的力平衡被打破。此時(shí)振動(dòng)信號(hào)的主頻率仍是工作頻率，但受到外部因素的影響，導(dǎo)致頻率出現(xiàn)差異，甚至在波形呈現(xiàn)時(shí)表現(xiàn)出“削頂”的情況。

2.出現(xiàn)摩擦振動(dòng)時(shí)，振幅和相位之間都會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，波動(dòng)的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。摩擦力的大小也會(huì)導(dǎo)致溫度的不同，繼而影響溫度的均勻性。某一局部位置過熱引起轉(zhuǎn)子熱彎曲的問題，導(dǎo)致一個(gè)新的不平衡力被應(yīng)用于轉(zhuǎn)子上，產(chǎn)生了振動(dòng)。

三、關(guān)于異常振動(dòng)的解決措施

（一）轉(zhuǎn)子熱彎曲

針對(duì)該問題的解決方案主要以更新全新的轉(zhuǎn)子為主，繼而降低因其所引發(fā)的振動(dòng)。

（二）氣流激振

在判斷氣流激振問題時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合氣流激振過程中的特征。通過跟蹤振動(dòng)過程，分析設(shè)備機(jī)組在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的振動(dòng)表現(xiàn)以及在滿負(fù)荷狀態(tài)下數(shù)據(jù)狀況。通過數(shù)字圖標(biāo)的方式進(jìn)行分析比對(duì)，了解不同條件下的曲線的變化。通過不同狀態(tài)下的工作運(yùn)行情況了解出現(xiàn)氣流激振時(shí)機(jī)組的狀態(tài)，從而采取降低負(fù)荷變化頻率，避免產(chǎn)生氣流激振的方式來改變?cè)O(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)的情況[4]。

（三）油膜振蕩

1.增加軸瓦比壓;

2.減少軸瓦上頂部的間隙距離并增加上軸瓦的軸承合金的寬度;

3.減少軸頸和軸瓦彼此之間的接觸角度，將其控制在一個(gè)更加科學(xué)的范圍內(nèi);

4.降低潤(rùn)滑油的動(dòng)力黏度;

5.將轉(zhuǎn)子之間存在的不平衡力控制在最小范圍。

（四）摩擦振動(dòng)

在進(jìn)行日常檢修和維修的過程中，工作人員需要著重留意機(jī)組在運(yùn)行作業(yè)過程中是否存在摩擦的情況，如果發(fā)現(xiàn)異響則應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行判斷并對(duì)出現(xiàn)異響的零部件進(jìn)行更換或是維修，避免因零部件之間的摩擦導(dǎo)致汽輪機(jī)出現(xiàn)摩擦振動(dòng)。

四、結(jié)束語

火力發(fā)電設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行的狀態(tài)下出現(xiàn)故障的情況是非常常見的，作為火電廠的工作人員就要做好日常的檢修和維修工作，以達(dá)到將損失減到最低的目標(biāo)。目前我國(guó)的電力供應(yīng)需求不斷增加，火力發(fā)電承擔(dān)著絕大部分的電力供應(yīng)，所以火力發(fā)電的設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)是否良好對(duì)于企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有非常重要的意義。所以作為設(shè)備的維修和檢修人員必須充分地了解汽輪機(jī)的故障情況和原因，才能夠更好地展開工作，確保設(shè)備能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，保障電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]姜永超.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)常見故障分析及解決措施[J].設(shè)備管理與維修，2021（24）：58-59.

[2]王永明，曹江華，葛恒春，朱逸夫.火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行異常振動(dòng)原因分析與處理措施研究[J].科技與創(chuàng)新，2020（19）：146-147.

[3]高尚超.淺析火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因及改善措施[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020（09）：32-33.

[4]李寬寬.火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障排查技術(shù)探索[J].中國(guó)設(shè)備工程，2020（03）：153-155.