國(guó)能寧夏大壩三期發(fā)電有限公司 張 翔

引言

火電廠汽輪機(jī)軸瓦震動(dòng)震動(dòng)值的大小是衡量機(jī)組安全運(yùn)行的重要參考，也是汽輪機(jī)安裝精度的重要體現(xiàn)。如果安裝工藝不達(dá)標(biāo)，就會(huì)在后期運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了異常振動(dòng)，從而導(dǎo)致其他的發(fā)電設(shè)備運(yùn)行受到影響，因此須加強(qiáng)對(duì)于日常振動(dòng)的監(jiān)控管理，多方面排查造成汽輪機(jī)異常震動(dòng)的原因，并根據(jù)實(shí)際狀況來(lái)進(jìn)行判斷。

汽輪機(jī)組是發(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中非常重要的基礎(chǔ)生產(chǎn)設(shè)備，但由于其運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，關(guān)鍵部位的運(yùn)行零件由于長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)作和磨損很易出現(xiàn)故障，進(jìn)而使得汽輪機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題。目前發(fā)電廠設(shè)備中汽輪機(jī)組的多種故障中振動(dòng)是非常常見且復(fù)雜的一種問(wèn)題，造成汽輪機(jī)組異常振動(dòng)的原因有很多，如部分設(shè)備或一些媒介都是引起汽輪機(jī)組整體異常振動(dòng)的原因之一，參數(shù)油溫及油質(zhì)等諸多原因須進(jìn)行全面分析，才能進(jìn)一步了解汽輪機(jī)組異常振動(dòng)的誘發(fā)因素，從而查明原因進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)[1]。

發(fā)電廠設(shè)備在調(diào)試完成后進(jìn)入正常的工作狀態(tài)，如發(fā)生了汽輪機(jī)的振動(dòng)異常問(wèn)題就會(huì)立馬進(jìn)行預(yù)警，而從而避免后續(xù)其他設(shè)備也受到影響，汽輪機(jī)機(jī)械軸承振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)如表1。由于發(fā)電廠生產(chǎn)環(huán)境較為復(fù)雜，導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備出現(xiàn)故障的因素有很多種，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中需進(jìn)行定期的評(píng)測(cè)管理。在處理故障問(wèn)題時(shí)需根據(jù)以往的處理經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷汽輪機(jī)振動(dòng)聲異常問(wèn)題，根據(jù)這些信息從而確定引發(fā)故障的原因，對(duì)異常狀況判斷檢查機(jī)器故障問(wèn)題，最后做出合理的判斷。

表1 汽輪機(jī)機(jī)械軸承振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)）

1 汽輪機(jī)組振動(dòng)問(wèn)題分析

1.1 故障特點(diǎn)

轉(zhuǎn)子質(zhì)量不均衡。汽輪機(jī)組振動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)較強(qiáng)的離心力，這是在發(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中導(dǎo)致振動(dòng)問(wèn)題的常見原因之一，一般情況下轉(zhuǎn)子質(zhì)量參差不齊分為幾個(gè)大類，與系統(tǒng)性能息息相關(guān)。如，轉(zhuǎn)子彎曲而不能及時(shí)調(diào)節(jié)導(dǎo)致的彎曲狀態(tài)，這種情況會(huì)使得零件間的摩擦進(jìn)一步增大，工件與導(dǎo)向板間摩擦增大使得調(diào)整控制無(wú)法進(jìn)一步完成，從而使得汽輪機(jī)的葉片變形與膜片彎曲引發(fā)故障振動(dòng)，蒸汽渦輪輪機(jī)的振動(dòng)會(huì)在速度不斷增加的情況下離心力力度也隨之增大。對(duì)于軸向振動(dòng)的變化須提前設(shè)置，方便后續(xù)的振動(dòng)頻率的評(píng)估，如在這個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)了錯(cuò)誤操作會(huì)使得振動(dòng)更加明顯。因此在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，如軸承系統(tǒng)的重力高度值始終保持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，振動(dòng)幅度就會(huì)進(jìn)一步增加，顯現(xiàn)出相同的頻率特性。

軸系無(wú)法對(duì)中。電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)于軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求非常高因此為了避免振動(dòng)，須將零件安裝在相鄰的位置處，并在實(shí)際的操作過(guò)程中盡量縮小安裝的誤差偏離，如發(fā)現(xiàn)有偏離就需立馬調(diào)整位置。驅(qū)動(dòng)軸系統(tǒng)故障導(dǎo)致的振動(dòng)問(wèn)題具有非常顯著的特征。可選擇將兩個(gè)相鄰的軸安裝在對(duì)應(yīng)的軸承部件上，兩個(gè)相鄰軸的偏差及傾斜度很容易導(dǎo)致汽輪機(jī)振動(dòng)，所以需對(duì)偏差及傾斜度方面進(jìn)行優(yōu)化。軸承對(duì)中故障問(wèn)題在一定程度上反映了發(fā)電廠機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的軸承偏差問(wèn)題，針對(duì)于這類型的故障須根據(jù)實(shí)際狀況來(lái)進(jìn)行全面測(cè)量與評(píng)估。

油膜振蕩。對(duì)于電廠的發(fā)電設(shè)備來(lái)說(shuō)，汽輪機(jī)機(jī)組是非常重要的基礎(chǔ)發(fā)電設(shè)備，如汽輪機(jī)工作不穩(wěn)定，則會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)電過(guò)程帶來(lái)不良影響。工作過(guò)程中由于其不穩(wěn)定性或者是諸多故障原因，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)發(fā)電生產(chǎn)受到影響，在實(shí)際的振動(dòng)過(guò)程中，先需確定振動(dòng)的幅度，如有其他不穩(wěn)定現(xiàn)象發(fā)生需要對(duì)這些現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)合理控制速度固定值。如果汽輪機(jī)組在運(yùn)行的過(guò)程中，轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定就會(huì)使得機(jī)組的運(yùn)行出現(xiàn)嚴(yán)重的不穩(wěn)定狀況，振動(dòng)的幅度將進(jìn)一步提升。

1.2 原因分析

1.2.1 中心振動(dòng)異常

汽輪機(jī)的中心振動(dòng)異常問(wèn)題主要有幾方面原因：

汽輪機(jī)在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，如果之前的預(yù)熱時(shí)間不夠長(zhǎng)或是其運(yùn)行速度過(guò)快，也會(huì)使得汽缸在加熱過(guò)程中出現(xiàn)膨脹變形的現(xiàn)象，這樣的熱膨脹會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和汽缸之間的相對(duì)偏差增大，從而使得機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中很容易出現(xiàn)異常振動(dòng)的現(xiàn)象；在最開始的設(shè)計(jì)階段入口溫度的規(guī)定是非常嚴(yán)格的，而汽輪機(jī)組在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，卻并未嚴(yán)格按照入口溫度的設(shè)計(jì)規(guī)定去執(zhí)行，這就導(dǎo)致了差異膨脹的汽缸變形嚴(yán)重。真空度的下降會(huì)導(dǎo)致廢氣的溫度升高，從而軸承會(huì)向上移動(dòng)、進(jìn)而引發(fā)相應(yīng)的振動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中汽輪機(jī)的重心也會(huì)隨之而改變，整個(gè)設(shè)備就會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)。

在進(jìn)行全面檢查后，需在安裝過(guò)程中以聯(lián)軸器的中心點(diǎn)為檢查重心，隨著整體設(shè)備的負(fù)載逐步增加，錯(cuò)誤安裝會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)異常振動(dòng)，甚至?xí)沟迷O(shè)備整體的振動(dòng)明顯提升。如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中汽輪機(jī)組高于設(shè)計(jì)值的入口溫度運(yùn)行，也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備中心振動(dòng)嚴(yán)重。

1.2.2 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不均衡

由于轉(zhuǎn)子的彈性彎曲而引起的振動(dòng)，一般是在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，由于葉片裝置的破裂或是損壞等導(dǎo)致裝置無(wú)法平衡在彈力彎曲的作用下，從而引發(fā)相應(yīng)的振動(dòng)。就導(dǎo)致汽輪機(jī)內(nèi)部部件摩擦的原因來(lái)說(shuō)，其中轉(zhuǎn)子彎曲及其質(zhì)量不平衡是主要原因，由于這類型的振動(dòng)與其他不平衡所導(dǎo)致的振動(dòng)特征類似兩者，唯一的區(qū)別就是軸向振動(dòng)較為明顯，如果汽輪機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中速度超過(guò)了規(guī)定值，那么振動(dòng)的幅度也會(huì)逐步增加，軸承振動(dòng)參考標(biāo)準(zhǔn)如表2。

表2 發(fā)電機(jī)組軸振標(biāo)準(zhǔn)

其次就是由于油膜損壞或不穩(wěn)定而導(dǎo)致引發(fā)的振動(dòng)現(xiàn)象，這種是由于發(fā)電廠的汽輪機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行在高負(fù)荷的狀態(tài)下，軸承油膜難以避免會(huì)受到損壞，從而變得不穩(wěn)定，軸承襯套的黑金在經(jīng)過(guò)燃燒后受到嚴(yán)重?fù)p壞，使其受熱不均勻，在軸頸彎曲的作用下汽輪機(jī)就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)異常的狀況，在此時(shí)如果油膜損壞或是浮起會(huì)加速設(shè)備軸承襯套的燃燒，且軸頸受熱之后也會(huì)出現(xiàn)彎曲，進(jìn)而引發(fā)振動(dòng)。

對(duì)于蒸汽渦輪機(jī)內(nèi)部的零件摩擦來(lái)說(shuō)，摩擦依舊會(huì)引發(fā)振動(dòng)，而汽輪機(jī)在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，若發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子氣隙不均勻，同時(shí)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)繞組短路，就會(huì)引發(fā)汽輪機(jī)機(jī)組的異常振動(dòng)，加上轉(zhuǎn)子葉片和導(dǎo)向葉片之間的摩擦，由于軸向誤差較大、渦輪葉片變形或安裝工藝存在誤差等原因也會(huì)引發(fā)摩擦和震動(dòng)[2]。

1.2.3 油膜振蕩

油膜振動(dòng)的原因主要是汽輪機(jī)機(jī)組的嚴(yán)重不穩(wěn)定性導(dǎo)致，汽輪機(jī)機(jī)組振動(dòng)頻率與振動(dòng)速度之比為1:2。在這種情況下，如蒸汽鍋輪機(jī)的運(yùn)行速度超過(guò)初級(jí)臨界速度的兩倍，那么機(jī)組產(chǎn)生的低頻振動(dòng)速度則與初級(jí)臨界速度同步。即在接收到共振系數(shù)的情況下汽輪機(jī)的低頻振動(dòng)會(huì)在一定程度上放大，而且振動(dòng)的頻率會(huì)增加，從而轉(zhuǎn)化為油膜振動(dòng)。與此同時(shí)，油膜震動(dòng)還會(huì)受到千斤頂軸中液壓壓力不足、運(yùn)行過(guò)程中潤(rùn)滑劑中存在雜質(zhì)等方面的影響。

2 振動(dòng)問(wèn)題解決對(duì)策

根據(jù)汽輪機(jī)振動(dòng)的應(yīng)用要求，在實(shí)際的工作過(guò)程中需進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，避免由于工作過(guò)程中出現(xiàn)振動(dòng)而導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組無(wú)法正常運(yùn)行。這種方法主要是當(dāng)前電廠汽輪機(jī)振動(dòng)解決的有效方法，然而就目前實(shí)際狀況來(lái)說(shuō)，發(fā)電廠的汽輪機(jī)組振動(dòng)問(wèn)題是不可避免的，其振動(dòng)強(qiáng)度會(huì)嚴(yán)重影響到整個(gè)設(shè)備的正常運(yùn)行。因此發(fā)電廠的相應(yīng)管理人員須針對(duì)這種情況進(jìn)行全面分析，加強(qiáng)對(duì)于汽輪機(jī)設(shè)備的實(shí)施監(jiān)控，充分研究振動(dòng)問(wèn)題，尋求科學(xué)合理的解決措施。

2.1 轉(zhuǎn)子熱彎曲、油膜震蕩、摩擦振動(dòng)故障的解決措施

轉(zhuǎn)子的熱彎曲問(wèn)題須實(shí)地進(jìn)行分析，根據(jù)轉(zhuǎn)子的變化狀況來(lái)更換新的設(shè)備零件，新的轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過(guò)程中能有效降低整個(gè)汽輪機(jī)組的振動(dòng)，防止其出現(xiàn)異常振動(dòng)，那么整個(gè)機(jī)組就不會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的作用力，這樣才使得汽輪機(jī)組能夠正常工作。

對(duì)于發(fā)電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的油膜震蕩故障，可選取以下的方法進(jìn)行處理：首先工作人員可選擇減少軸瓦頂部間隙，或是通過(guò)增大軸承合金的寬度；其次選擇調(diào)整平衡之間的數(shù)值來(lái)使得不平衡分量降到最??；最后提高潤(rùn)滑油的進(jìn)油溫度，通常情況下提高到40～45攝氏度，降低油粘度，啟動(dòng)頂油油泵，應(yīng)用靜壓與動(dòng)壓混合式運(yùn)行的方法來(lái)增加軸承油膜的徑向剛度，一般情況下機(jī)組出現(xiàn)油膜震蕩使用該項(xiàng)措施非常有效，只要一啟動(dòng)頂油油泵馬上可消除油膜震蕩。

對(duì)于發(fā)電廠的汽輪機(jī)組日常維修工作，須分析汽輪機(jī)組中各零件之間的摩擦狀況，在應(yīng)用過(guò)程中如出現(xiàn)異響就需及時(shí)維修，有必要的話需要及時(shí)對(duì)零件進(jìn)行更換，避免由于機(jī)組間的相鄰零件出現(xiàn)較強(qiáng)的摩擦，使得氣輪機(jī)組無(wú)法正常工作。

2.2 改進(jìn)監(jiān)控措施

電廠汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中須配備軸承的振動(dòng)測(cè)量裝置及相應(yīng)的軸振動(dòng)測(cè)量裝置，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中需對(duì)其信息進(jìn)行全面的監(jiān)控管理。如振動(dòng)參數(shù)的數(shù)值超過(guò)一定范圍會(huì)發(fā)出相應(yīng)的警告信號(hào)，這樣就有利于工作人員立馬進(jìn)行檢查并采取措施進(jìn)行處理，通過(guò)對(duì)異常癥狀問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理能避免后續(xù)的振動(dòng)事故[3]。在后續(xù)的軸承振動(dòng)測(cè)試過(guò)程中，要能隨時(shí)隨地對(duì)設(shè)備振動(dòng)狀況進(jìn)行全面檢測(cè)，在此期間如發(fā)現(xiàn)所檢測(cè)的數(shù)據(jù)信息超過(guò)規(guī)定范圍需立馬發(fā)出警報(bào)，并指派專業(yè)的維修人員來(lái)進(jìn)行管理，并根據(jù)警報(bào)信號(hào)及時(shí)采取科學(xué)有效的處理措施，盡最大的可能降低故障發(fā)生幾率。在解決常見的一些突發(fā)狀況后，須注重對(duì)于日常應(yīng)用需求的一些處理，這樣才能盡可能避免日常事故發(fā)生。

2.3 科學(xué)有效的保護(hù)措施

電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中須重視科學(xué)完善的軸承振動(dòng)測(cè)量裝置和軸振動(dòng)測(cè)量裝置（振動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)），只有這樣才能使其在實(shí)際操作過(guò)程中振動(dòng)的數(shù)據(jù)范圍不超過(guò)一定值，根據(jù)整個(gè)裝置所返回來(lái)的脈沖信號(hào)來(lái)強(qiáng)化對(duì)于整個(gè)電路回路的監(jiān)控管理，允許主蒸汽閥門自動(dòng)關(guān)閉。另外如系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了振動(dòng)，須根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀況對(duì)機(jī)組的基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)行逐步完善，確保其在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中有系統(tǒng)性的防振動(dòng)保護(hù)裝置。在進(jìn)行軸承振動(dòng)測(cè)量的過(guò)程中，需將有關(guān)的安裝與處理工作落實(shí)到位，在安裝的過(guò)程中需考慮安裝過(guò)程中存在的一些特殊因素，安裝渦輪軸承后可任何時(shí)候?qū)υO(shè)備的振動(dòng)情況進(jìn)行檢查，如振動(dòng)幅度超過(guò)了一定的數(shù)值范圍，就需將信號(hào)反饋出去來(lái)對(duì)電路進(jìn)行全方位的控制科學(xué)合理，進(jìn)一步提升設(shè)備的安全性[4]。

2.4 進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新

在對(duì)電廠汽輪機(jī)組進(jìn)行科學(xué)管理的過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)于新技術(shù)的創(chuàng)新優(yōu)化，在實(shí)際的工作過(guò)程中，一般都是直接使用啟動(dòng)模式來(lái)進(jìn)行操控，由于該種方式會(huì)產(chǎn)生較多的磨損更容易產(chǎn)生振動(dòng)，根據(jù)這種方法的特殊性，須加強(qiáng)對(duì)于相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新優(yōu)化。

轉(zhuǎn)子的熱彎曲問(wèn)題是較為嚴(yán)重的一個(gè)問(wèn)題，目前對(duì)于各種問(wèn)題的解決方法主要是通過(guò)更新新的設(shè)備零件來(lái)解決熱彎曲，新的轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過(guò)程中就不會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)，從而保證了汽輪機(jī)的正常工作；對(duì)于汽輪機(jī)組的轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡問(wèn)題，需根據(jù)目前已有的運(yùn)行信息以及相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析，通過(guò)減小負(fù)載的變化來(lái)降低負(fù)載的范圍，保證機(jī)組的正常運(yùn)行；工作人員還需解決機(jī)組的軸不對(duì)稱問(wèn)題，如果發(fā)生異常狀況須調(diào)整所有的設(shè)備與零件，盡量避免其發(fā)生較大的摩擦。

綜上，電廠汽輪機(jī)組的振動(dòng)問(wèn)題會(huì)影響到電廠發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，需分析電廠汽輪機(jī)振動(dòng)故障的產(chǎn)生原因，并根據(jù)實(shí)際工作狀況選擇科學(xué)合理的故障排除方案，加強(qiáng)對(duì)于故障問(wèn)題的分析研究。工作人員只能夠通過(guò)科學(xué)完善的措施來(lái)盡量避免故障的出現(xiàn)幾率，保障電廠的正常運(yùn)行。