汽輪發(fā)電機(jī)組突發(fā)性不穩(wěn)定振動(dòng)

張鵬飛

（山東電力建設(shè)第三工程公司，山西 交城 030500）

汽輪發(fā)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)突發(fā)性不穩(wěn)定振動(dòng)對(duì)發(fā)電機(jī)組的危害特別大，如果不及時(shí)查明故障原因，排除故障會(huì)對(duì)設(shè)備造成巨大的損壞，甚至?xí)斐砂l(fā)電機(jī)組的長(zhǎng)期停運(yùn)。在實(shí)際運(yùn)行中，如果發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)突發(fā)性不穩(wěn)定振動(dòng)，應(yīng)及時(shí)采取防對(duì)措施。但是由于導(dǎo)致突發(fā)性振動(dòng)的的原因比較多而且比較復(fù)雜，因此對(duì)常見(jiàn)的故障原因進(jìn)行了解對(duì)發(fā)電機(jī)組的維護(hù)和運(yùn)行具有重要意義。

1 突發(fā)性振動(dòng)的常見(jiàn)原因分析

（1）汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)行中由于局部冷卻產(chǎn)生熱彎曲現(xiàn)象。由于汽輪機(jī)的進(jìn)汽管或者汽缸疏水不順暢或者汽缸進(jìn)水以及水封漏水等原因，造成發(fā)電機(jī)的大軸遇到低溫蒸汽或者水，遇冷轉(zhuǎn)軸部分冷卻，由于此時(shí)熱交換很強(qiáng)烈，轉(zhuǎn)子發(fā)生嚴(yán)重的不均衡熱彎曲，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)突發(fā)性不穩(wěn)定振動(dòng)。這種突發(fā)性不穩(wěn)定振動(dòng)的特點(diǎn)是振動(dòng)的變化比較迅速，且在較短時(shí)間內(nèi)振動(dòng)幅度比較大，也有可能會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)迅速消失，沒(méi)有一定的規(guī)律可循。其他原因造成轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲引起的振動(dòng)現(xiàn)象，比較緩慢，振動(dòng)的產(chǎn)生與消失都是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程。運(yùn)用快速停止發(fā)電機(jī)，測(cè)量臨界轉(zhuǎn)速的下振動(dòng)變化與盤(pán)車(chē)轉(zhuǎn)速下測(cè)的轉(zhuǎn)子彎曲值等不能有效快速的驗(yàn)證是否是由于轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲現(xiàn)象而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的突發(fā)性振動(dòng)。

當(dāng)發(fā)電機(jī)組一直在低負(fù)荷下運(yùn)行或者負(fù)荷的變化波動(dòng)比較大且頻繁時(shí)，若控制不好汽輪機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)，并且根據(jù)進(jìn)汽參數(shù)的變化及時(shí)的對(duì)主汽管道進(jìn)行疏水，會(huì)導(dǎo)致低溫蒸汽或者疏水進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)，造成轉(zhuǎn)軸的局部冷卻，致使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生突發(fā)性的不穩(wěn)定振動(dòng)。因此，在發(fā)電機(jī)組經(jīng)常處于低負(fù)荷運(yùn)行的情況下，應(yīng)對(duì)機(jī)組的參數(shù)進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，并且經(jīng)常性的對(duì)疏水進(jìn)行排放，避免不穩(wěn)定振動(dòng)的故障出現(xiàn)。

（2）外界的干擾過(guò)大引起軸承油膜剛度出現(xiàn)正向非線性變化而出現(xiàn)低頻振動(dòng)。這種原因?qū)е碌臋C(jī)組振動(dòng)主要表現(xiàn)為在發(fā)電機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行或者升速的過(guò)程中汽輪發(fā)電機(jī)的軸承出現(xiàn)突發(fā)性的不穩(wěn)定的振動(dòng)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是由于轉(zhuǎn)子在制造或者安裝過(guò)程中存在一定的偏差或者是轉(zhuǎn)子殘余的不平衡量偏差較大，對(duì)外界造成比較大的干擾，導(dǎo)致軸承油膜剛度呈現(xiàn)正向的非線性變化，引起電機(jī)出現(xiàn)低頻振動(dòng)。

產(chǎn)生低頻振動(dòng)的機(jī)理。是由于軸瓦和軸頸之間的油楔類(lèi)似于一根彈簧，在軸承內(nèi)的垂直方向軸頸在一定范圍內(nèi)引起變動(dòng)，使油膜剛度呈現(xiàn)出線性變化。若在軸瓦中軸的位置偏高或者偏低都會(huì)引起油膜剛度呈現(xiàn)出比較強(qiáng)烈的非線性變化。軸承中軸的位置偏高，且位于軸的中心附近時(shí)，會(huì)引起油膜剛度的快速降低，導(dǎo)致軸產(chǎn)生半速渦動(dòng)或者是油膜振蕩。軸承中軸的位置偏低時(shí)，在比較接近軸瓦的底部情況下，油膜的剛度就會(huì)急劇的增加，會(huì)產(chǎn)生較大的油膜切向力，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子產(chǎn)生劇烈的低頻振動(dòng)，又叫分頻振動(dòng)。

產(chǎn)生低頻振動(dòng)的主要原因。由于轉(zhuǎn)子一直受到一定的隨機(jī)激勵(lì)，能激發(fā)起軸系的渦動(dòng)，如果油膜在線性區(qū)變化，系統(tǒng)就具有較高的定性，使產(chǎn)生的振動(dòng)能夠迅速的衰減，這種振動(dòng)并未明顯表現(xiàn)出來(lái)。若轉(zhuǎn)速、對(duì)中、油壓和油溫以及軸振等超出系統(tǒng)的穩(wěn)定性臨界值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致油膜的渦動(dòng)持續(xù)產(chǎn)生。此種類(lèi)型的振動(dòng)，可對(duì)潤(rùn)滑油的溫度進(jìn)行調(diào)整或者改變油壓來(lái)抑制低頻振動(dòng)的產(chǎn)生。在進(jìn)行檢修時(shí)，調(diào)整好軸承座的標(biāo)高，將靠背輪的飄偏與晃度降低，同時(shí)將轉(zhuǎn)子中心校正，降低轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)引起的不平衡力，提高整個(gè)軸系的穩(wěn)定性。

（4）設(shè)計(jì)中存在的缺陷,產(chǎn)品質(zhì)量差。對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)的突發(fā)性不穩(wěn)定振動(dòng)的原因進(jìn)行分析，強(qiáng)迫振動(dòng)與自激振動(dòng)相互交織，但是引起振動(dòng)的主要原因有兩個(gè)大方面。第一，汽輪發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)存在嚴(yán)重的不足，導(dǎo)致軸系的穩(wěn)定性偏低，且抗干擾能力較差，對(duì)引起的振動(dòng)比較敏感。第二，汽輪發(fā)電機(jī)在制造和加工的過(guò)程中存在嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。軸系上存在質(zhì)量缺陷，自身振動(dòng)的同時(shí)，會(huì)誘使其他部件異常振動(dòng)。

2 預(yù)防措施和建議

（1）確保加工和制造以及安裝檢修的質(zhì)量，是保障機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提。在對(duì)軸承進(jìn)行調(diào)試的時(shí)候，嚴(yán)格遵守作業(yè)規(guī)范確保作業(yè)質(zhì)量，對(duì)于容易出現(xiàn)問(wèn)題的地方采用儀器進(jìn)行輔助測(cè)量，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（2）在進(jìn)行主汽管道的設(shè)計(jì)時(shí)，選擇適合的熱工測(cè)點(diǎn)位置，避免采集的數(shù)據(jù)受到其他因素的干擾，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可靠性。

（3）對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)的選型進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)有在線的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)組的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和記錄。尤其是在產(chǎn)生突發(fā)性振動(dòng)時(shí)各個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，便于工作人員對(duì)振動(dòng)原因進(jìn)行分析和查找。

（4）加強(qiáng)工作人員的責(zé)任心，提高專(zhuān)業(yè)能力。在機(jī)組進(jìn)行低負(fù)荷工作時(shí)，對(duì)各參數(shù)進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)生異常振動(dòng)，能及時(shí)有效的進(jìn)行控制和排除故障。

（5）在對(duì)故障進(jìn)行分析處理時(shí)，參照相關(guān)數(shù)據(jù)，正確的查找故障源。避免出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，引起不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

3 結(jié)語(yǔ)

汽輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生故障的原因比較復(fù)雜，在進(jìn)行故障排除時(shí)，應(yīng)結(jié)合相關(guān)的數(shù)據(jù)和先進(jìn)的精密儀器進(jìn)行分析和排查。針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)常出現(xiàn)的故障，對(duì)其原因進(jìn)行了解和掌握對(duì)機(jī)組的后期維護(hù)和故障排查具有重要的意義。

[1]湯余妹,朱曉東,等.汽輪發(fā)電機(jī)組突發(fā)性不穩(wěn)定振動(dòng)分析[J].設(shè)備管理與維修,2012,11(8):326-328.

[2]田新啟,高亹.600MW汽輪發(fā)電機(jī)組軸系標(biāo)高測(cè)試及振動(dòng)故障治理[J].熱能動(dòng)力工程,2010,16(1):171-173.

[3]梁萌.汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)研究[J].大慶石油學(xué)院,2005,21(3):353-354.

[4]范雷雷,楊建剛.汽輪發(fā)電機(jī)組突發(fā)性振動(dòng)的診斷與處理[J].汽輪機(jī)技術(shù),2004,17(1):33-35.

[5]張明,魏繼龍,張柏林.汽輪發(fā)電機(jī)組突發(fā)性振動(dòng)故障分析和處理[J].湖南電力,2003,23(3):46-48.