發(fā)電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的分析及排除

摘 要：隨著人們對(duì)電能的重視程度越來(lái)越高，發(fā)電廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)已成為具有非常重要意義的一件事。發(fā)電廠是保證電能正常供應(yīng)的前提條件，汽輪機(jī)是發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，其正常的運(yùn)轉(zhuǎn)也是保證發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。但在汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程當(dāng)中，會(huì)因多種因素的影響，從而導(dǎo)致故障的發(fā)生，因此，我們應(yīng)該對(duì)汽輪機(jī)的故障予以重視，從而保證整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本文分析了汽輪機(jī)振動(dòng)的危害性，并對(duì)汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因進(jìn)行了分析，同時(shí)進(jìn)一步闡述了異常振動(dòng)的排除方法。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；汽輪機(jī)；異常振動(dòng)

發(fā)電廠的汽輪機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于不停的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，其設(shè)備自身的壽命周期及運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的磨損，將會(huì)直接影響汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，在汽輪機(jī)實(shí)際工作中，其故障率是很難避免的，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，汽輪機(jī)的異常振動(dòng)是較為經(jīng)常發(fā)生的故障之一，汽輪機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)通常會(huì)受多種因素的影響，所以想要根據(jù)異常振動(dòng)來(lái)分析其故障原因較為困難，異常振動(dòng)也是汽輪機(jī)故障中較為復(fù)雜的一種，所以在汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，應(yīng)對(duì)其振動(dòng)的原因進(jìn)行有效的分析，并針對(duì)振動(dòng)的原因查明故障所在，及時(shí)進(jìn)行維修處理，以保證汽輪機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及電力的正常供應(yīng)。

1 汽輪機(jī)振動(dòng)的危害

1.1 機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低

汽輪機(jī)屬于熱能動(dòng)力機(jī)械，其發(fā)電機(jī)組所產(chǎn)生的熱經(jīng)濟(jì)性越高，則會(huì)使電廠的效率提高，因此，提高汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性已面為當(dāng)前電力部門的重要課題之一，汽輪機(jī)在工作當(dāng)中，汽封間隙小則會(huì)提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，反之，則會(huì)降低機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，但其汽封間隙的大小直接取決于機(jī)組的振動(dòng)情況，如果振動(dòng)過(guò)大，則會(huì)使汽封間隙過(guò)大，從而導(dǎo)致機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性降低。

1.2 使機(jī)組動(dòng)靜部分及支撐部件產(chǎn)生損壞

機(jī)組由若干個(gè)不同的部件組成，如端部的軸封、隔板汽封、葉片、圍帶、葉輪、軸瓦等，一旦機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，則會(huì)導(dǎo)致部分的部件受損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接碎裂，導(dǎo)致停機(jī)事故發(fā)生。

1.3 使各連接部件松動(dòng)

機(jī)組發(fā)生過(guò)大振動(dòng)，使機(jī)組相連接的軸承、軸承座、主油泵、蝸輪、蝸桿、活動(dòng)式聯(lián)軸器、凝汽器及發(fā)電機(jī)冷卻器的管道等發(fā)生共振，引起法蘭連接螺栓振動(dòng)，地腳螺栓斷裂，從而造成重大事故。

1.4 直接或間接造成設(shè)備事故

汽輪機(jī)組如果振動(dòng)過(guò)大時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致機(jī)組上的一些儀表的工作無(wú)法正常工作，在振動(dòng)下發(fā)生誤動(dòng)作，導(dǎo)致停機(jī)事故的發(fā)生。同時(shí)發(fā)電機(jī)的鐵芯也會(huì)在振動(dòng)下導(dǎo)致絕緣受到破壞，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)引起鐵芯溫度過(guò)高而導(dǎo)致燒毀，或是繞組之間在沒有絕緣的情況下發(fā)生短路。

2 汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因分析

目前在現(xiàn)代化的石燃料電站或是核電站中，多數(shù)都采用汽輪機(jī)組來(lái)作為發(fā)電機(jī)組，其發(fā)電量占總發(fā)電量的絕大部分，所以在發(fā)電廠，汽輪機(jī)擔(dān)負(fù)著重要的發(fā)電任務(wù)，其正常運(yùn)行具有十分重要的意義。但在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，其發(fā)生異常振動(dòng)的故障率較高，對(duì)引起異常振動(dòng)的原因較多，如某個(gè)機(jī)體上的部件的損壞、油溫、油質(zhì)等都會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)生異常振動(dòng)，因此，只能針對(duì)汽輪機(jī)發(fā)生異常振動(dòng)時(shí)的原因進(jìn)行分析，從而對(duì)癥下藥。

3 汽輪機(jī)組常見異常震動(dòng)的分析與排除

3.1 汽流激振現(xiàn)象與故障排除

汽流激振有兩個(gè)主要特征：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量；二是振動(dòng)的增大受運(yùn)行參數(shù)的影響明顯，如負(fù)荷，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來(lái)流沖擊就會(huì)發(fā)生汽流激振；對(duì)于大型機(jī)組，由于末級(jí)較長(zhǎng)，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。針對(duì)汽輪機(jī)組汽流激振的特征，其故障分析要通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間（一年以上）記錄每次機(jī)組振動(dòng)的數(shù)據(jù)，連同機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀察曲線的變化趨勢(shì)和范圍。通過(guò)改變升降負(fù)荷速率，從5T/h到50/h的給水量逐一變化的過(guò)程，觀察曲線變化情況。通過(guò)改變汽輪機(jī)不同負(fù)荷時(shí)高壓調(diào)速汽門重調(diào)特性，消除氣流激振。

3.2 轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機(jī)組異常振動(dòng)特征、原因及排除

轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動(dòng)特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機(jī)組冷態(tài)啟機(jī)定速后帶負(fù)荷階段，此時(shí)轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動(dòng)增大，同時(shí)可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機(jī)組異常振動(dòng)。轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時(shí)性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機(jī)理相同，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都會(huì)產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會(huì)使兩端產(chǎn)生錐形運(yùn)動(dòng)，因而在軸向還會(huì)產(chǎn)生較大的工頻振動(dòng)。另外，轉(zhuǎn)軸彎曲時(shí)，由于彎曲產(chǎn)生的彈力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會(huì)有所抵消，轉(zhuǎn)軸的振幅在某個(gè)轉(zhuǎn)速下會(huì)有所減小，即在某個(gè)轉(zhuǎn)速上，轉(zhuǎn)軸的振幅會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“凹谷”，這點(diǎn)與不平衡轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性有所不同。當(dāng)彎曲的作用小于不衡量時(shí)，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下；當(dāng)彎曲作用大于不平衡量時(shí)，振幅的減少就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。針對(duì)轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機(jī)組異常振動(dòng)。沒有了振動(dòng)力的產(chǎn)生機(jī)組也就不會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)。

3.3 摩擦振動(dòng)的特征、原因與排除

摩擦振動(dòng)的特征：一是由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動(dòng)信號(hào)的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會(huì)出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時(shí)波形存在“削頂”現(xiàn)象。二是發(fā)生摩擦?xí)r，振動(dòng)的幅值和相位都具有波動(dòng)特性，波動(dòng)持續(xù)時(shí)間可能比較長(zhǎng)。摩擦嚴(yán)重時(shí)，幅值和相位不再波動(dòng)，振幅會(huì)急劇增大。三是降速過(guò)臨界時(shí)的振動(dòng)一般較正常升速時(shí)大，停機(jī)后轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，測(cè)量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動(dòng)的機(jī)理：對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子來(lái)講，摩擦可以產(chǎn)生抖動(dòng)、渦動(dòng)等現(xiàn)象，但實(shí)際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。動(dòng)靜摩擦?xí)r圓周上各點(diǎn)的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側(cè)溫度高于輕摩擦側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，產(chǎn)生一個(gè)新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上引起振動(dòng)。

4 關(guān)于汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障原因查詢步驟的分析

生產(chǎn)中經(jīng)常遇到瓦蓋振、軸振的異常變化，引起振動(dòng)異常的原因很多。根據(jù)振動(dòng)產(chǎn)生的集中原因，在查找振動(dòng)主要來(lái)源時(shí)要注意下面幾個(gè)要素：振動(dòng)的頻率是1X，2X，1/2X等。振動(dòng)的相位是否有變化及相鄰軸承相位的關(guān)系。振動(dòng)的穩(wěn)定性如何（指隨轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度、勵(lì)磁電流、時(shí)間、等的變化是否變化）。根據(jù)振動(dòng)特征與日常檢測(cè)維修記錄多方面分析，找出故障原因最終排除。另外對(duì)于一些原本設(shè)計(jì)上有通病的機(jī)組，要做好心理準(zhǔn)備并牢記其故障點(diǎn)，一旦出現(xiàn)情況首先要檢查設(shè)計(jì)缺陷部件。

5 結(jié)語(yǔ)

目前電力系統(tǒng)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，其供應(yīng)的電能已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民用電穩(wěn)定性的重要保障。因此做好汽輪機(jī)組的日常保養(yǎng)和維護(hù)是十分重要的，汽輪機(jī)屬于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，其發(fā)生微小的振動(dòng)是不可避免的，但如果振幅超過(guò)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)則屬于異常振動(dòng)，應(yīng)針對(duì)引起故障的原因進(jìn)行排除，要不然則會(huì)導(dǎo)致機(jī)組的其他零部件松動(dòng)或是損壞，從而形成惡性循環(huán)，加快設(shè)備損壞的程度，因此要采取措施將振動(dòng)降到合格的范圍之內(nèi)，保證汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]趙瑞林.關(guān)于發(fā)電機(jī)組異常振動(dòng)的分析[J].工業(yè)科技，2005（8）.

[2]王東炎.發(fā)電機(jī)組異常振動(dòng)排除[J].機(jī)械工業(yè)，2007，12.

[3]陳有利.發(fā)電機(jī)組常見故障檢測(cè)與排除[J].電力信息，2005，12.

[4]艾欣芳.發(fā)電機(jī)組檢修技術(shù)手冊(cè)[J].機(jī)械研究與分析，2006（4）.