熱電廠汽輪機(jī)振動原因分析及對策

劉 寧

摘要 汽輪機(jī)是熱電廠中較為重要的設(shè)備之一，其肩負(fù)著發(fā)電任務(wù)。由于汽輪機(jī)一般都處于長時間運轉(zhuǎn)，從而很容易造成重要零部件出現(xiàn)磨損，一旦磨損情況嚴(yán)重時，便會引起機(jī)組振動，甚至?xí)绊懫啓C(jī)的正常運行。振動是汽輪機(jī)常見故障，造成汽輪機(jī)振動的原因較多也相對比較復(fù)雜。為確保機(jī)組的安全、可靠運行，必須針對振動產(chǎn)生的原因采取相應(yīng)的對策予以解決?；诖它c，本文首先對汽輪機(jī)進(jìn)行概述，并在此基礎(chǔ)上提出熱電廠汽輪機(jī)振動原因分析及處理對策。

關(guān)鍵詞 熱電廠；汽輪機(jī)；振動

中圖分類號TK261 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）67-0093-02

1 汽輪機(jī)概述

汽輪機(jī)又被稱為蒸汽透平，是一種可以將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)式動力機(jī)械設(shè)備。其常被作為發(fā)電機(jī)組使用，有時也被當(dāng)做壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等的驅(qū)動裝置使用。

1.1 工作原理

汽輪機(jī)的具體工作原理是當(dāng)來自于鍋爐中的蒸汽進(jìn)入到汽輪機(jī)以后，蒸汽會按照一定次序經(jīng)過機(jī)組內(nèi)的噴嘴和動葉，同時將蒸汽本身的熱能逐步轉(zhuǎn)化為供汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。

1.2 結(jié)構(gòu)部件及配套設(shè)備

汽輪機(jī)通常都是由兩大部分組成，一部分是轉(zhuǎn)動部分，即轉(zhuǎn)子，主要部件有聯(lián)軸器、葉輪、主軸以及動葉片等；另一部分是靜止部分，即靜子，具體部件包括汽缸、軸承、隔板、汽封、靜葉柵以及進(jìn)汽部分等。由于汽輪機(jī)一般都是在高溫和高壓的條件下以較高的轉(zhuǎn)速進(jìn)行工作的，所以其屬于精密類重型機(jī)械設(shè)備，與之配套的設(shè)備主要有鍋爐、發(fā)電機(jī)、加熱器、凝汽裝置以及泵等。

1.3 汽輪機(jī)的特點

與傳統(tǒng)的往復(fù)式蒸汽機(jī)相比較，汽輪機(jī)具有蒸汽流動速度高、連續(xù)性好、單位面積中所能經(jīng)過的蒸汽流量大等優(yōu)點，所以其能夠發(fā)出的功率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于往復(fù)式蒸汽機(jī)。對于大功率的汽輪機(jī)來講，可采用較高的蒸汽溫度和壓力，故此其熱效率也相對較高。自汽輪機(jī)問世以來，很多專家學(xué)者都將研究的重點放在提高汽輪機(jī)的安全性、可靠性以及耐用性等方面上。伴隨著科技水平的不斷提高，現(xiàn)如今的汽輪機(jī)在整體性能已經(jīng)非常優(yōu)良，并且已成為各大熱電廠中重要的發(fā)電機(jī)組。

2 熱電廠汽輪機(jī)振動原因分析及處理對策

汽輪機(jī)在正常運轉(zhuǎn)過程中，常會由于各種原因的影響，引起汽輪機(jī)振動，一旦振動幅度和頻率超出限定值，便有可能造成汽輪機(jī)故障，嚴(yán)重時還有可能導(dǎo)致重大事故發(fā)生。按照汽輪機(jī)振動的方向可將振動分為垂直振動、橫向振動以及軸向振動三種，其中又以垂直振動較為常見，振動值也相對較大，橫向振動時有發(fā)生，軸向振動發(fā)生幾率較小。可將汽輪機(jī)振動產(chǎn)生的原因歸納為以下幾種。

2.1 設(shè)計制造原因

汽輪機(jī)中的轉(zhuǎn)子屬于一個高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件，若是轉(zhuǎn)子的質(zhì)心不能與旋轉(zhuǎn)中心很好重合的話，則會因轉(zhuǎn)子不平衡而產(chǎn)生出離心力，其會對軸承產(chǎn)生激振，進(jìn)而引起汽輪機(jī)振動，當(dāng)離心力達(dá)到一定程度時，機(jī)組便會出現(xiàn)振動異常。導(dǎo)致這一情況的主要原因是汽輪機(jī)設(shè)計制造過程中轉(zhuǎn)子裝配質(zhì)量不合格。造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡的主要原因是生產(chǎn)廠家的機(jī)械加工精度不足，也有一部分是由于裝配質(zhì)量不合格而引起的。為解決這一問題，廠家在生產(chǎn)制造過程中，必須提高加工精度，并且應(yīng)采取相應(yīng)的措施確保裝配質(zhì)量。應(yīng)在裝配過程中對每一級葉片都進(jìn)行動平衡試驗，轉(zhuǎn)子全部裝配完成后，還應(yīng)在出廠前進(jìn)行高速和低速動平衡檢測，以此來將轉(zhuǎn)子的不平衡量控制在合格的范圍內(nèi)。

2.2 安裝及檢修原因

汽輪機(jī)的安裝和檢修過程中都會對機(jī)組造成非常大的影響，通過對大量機(jī)組振動的原因進(jìn)行分析后得知，很大一部分汽輪機(jī)振動都是由于安裝和檢修不當(dāng)造成的。下面簡要介紹一下對汽輪機(jī)振動影響較為明顯的幾個方面及其相應(yīng)的處理措施。

1）軸承標(biāo)高。汽輪機(jī)兩端主要是依靠軸承來予以支撐的，當(dāng)兩端軸承的標(biāo)高不在同一范圍內(nèi)時，便會導(dǎo)致軸承的負(fù)荷分配出現(xiàn)不合理的情況，此時很容易引起汽輪機(jī)振動。對于這一問題的處理措施是，在汽輪機(jī)安裝和檢修的過程中，應(yīng)按照生產(chǎn)廠家的建議，并結(jié)合本單位的具體情況對軸承標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，使兩端軸承的標(biāo)高相一致；

2）動靜間隙。通常情況下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與氣缸等零部件之間都存在一定的間隙。隨著汽輪機(jī)的不停運轉(zhuǎn)，這些間隙便會因磨損而增大，當(dāng)間隙超過一定范圍時，便會導(dǎo)致汽輪機(jī)的內(nèi)效率降低。但這些間隙又不能太小，不然容易引起動靜摩擦，而這一情況會使汽輪機(jī)振動發(fā)生變化，最終會造成振動超標(biāo)。對于這一原因引起的振動解決措施比較簡單，只需要在檢修的過程中合理對隔板汽封以及端部汽封的間隙進(jìn)行調(diào)整即可。

2.3 機(jī)組運行中產(chǎn)生的振動

1）如果汽輪機(jī)在正常運行中出現(xiàn)振動加劇的情況，應(yīng)對汽輪機(jī)內(nèi)部發(fā)出的聲音進(jìn)行仔細(xì)傾聽，并加強(qiáng)對蒸汽參數(shù)、氣缸溫度、真空值、軸承溫度、軸向位移以及潤滑油溫和油壓等的監(jiān)視，找出具體原因后，采取相應(yīng)的措施予以解決；

2）如果汽輪機(jī)在啟動升速或是帶負(fù)荷運轉(zhuǎn)的過程中出現(xiàn)劇烈震動，并且能夠清楚地聽到通流或軸封位置有摩擦聲時，必須立即進(jìn)行停機(jī)檢查。若僅是振動稍大，則可通過降低轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的方法予以解決，直到振動恢復(fù)正常為止，同時應(yīng)保持在這一轉(zhuǎn)速及負(fù)荷下運行一段時間后，再進(jìn)行提速或增大負(fù)荷。若是這樣仍無法完全消除振動的話，必須立即進(jìn)行停機(jī)直至查明原因并解決后方可開機(jī)運行；

3）如果汽輪機(jī)在正常運行過程中出現(xiàn)異響或是非正常振動，應(yīng)當(dāng)先采取降低負(fù)荷的方法看能否完全消除振動和異響，若是能夠消除則表明機(jī)組本身無異常。要是振動過于強(qiáng)烈并伴隨有金屬摩擦聲，必須采取破壞真空緊急停機(jī)，否則很容易引起嚴(yán)重事故。

3 結(jié)論

總而言之，熱電廠汽輪機(jī)振動是無法完全消除的，但卻可以通過各種相應(yīng)的措施將振動值控制在一定的范圍內(nèi)。為盡可能避免振動情況的不斷增大，要求機(jī)組運行人員應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，并對機(jī)組進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)視，這樣能夠及時發(fā)現(xiàn)問題。同時檢修人員應(yīng)做好檢修工作，盡量避免在檢修過程中發(fā)生馬虎、大意等情況，以此來確保檢修質(zhì)量，進(jìn)而保障汽輪機(jī)安全、可靠運行。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭宏權(quán)，鮑建國.汽輪機(jī)振動的故障特征分析及處理[J].冶金動力，2008(6).

[2]張艾萍，韓炳文，暴麗，葉榮學(xué).某大型汽輪機(jī)組工頻振動原因的分析與處理[J].上海海運學(xué)院學(xué)報，2010(22).

[3]張洪奎.大慶石化公司熱電廠1號汽輪發(fā)電機(jī)組振動分析及處理[J].熱力發(fā)電，2009(5).

[4]曾琦.330MW汽輪機(jī)單多閥切換時軸承振動原因分析[J].華電技術(shù)，2011(33).