電廠汽輪機(jī)組異常振動(dòng)與排除

張忠偉 李海玲

（北方聯(lián)合電力海勃灣發(fā)電廠，內(nèi)蒙古 烏海 016034）

在電廠的發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備當(dāng)中，汽輪機(jī)做為其中重要的組成部分，其穩(wěn)定的運(yùn)行十分關(guān)鍵，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)都有著極其重要的意義。汽輪機(jī)為了保證電廠電力的正常供應(yīng)，需要處于長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受到多種因素的，所以很難避免故障的發(fā)生，目前汽輪機(jī)故障中其機(jī)組的異常振動(dòng)是十分常見(jiàn)的故障，此故障發(fā)生的原因較為復(fù)雜，機(jī)組任何一個(gè)構(gòu)件都可能引起異常振動(dòng)，因此在日常汽輪機(jī)運(yùn)行中，對(duì)其異常振動(dòng)故障的分析和排除則成為汽輪機(jī)日常維護(hù)的重要內(nèi)容之一，只有有效的排除了異常振動(dòng)，才能保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，保證正常的電力供應(yīng)。

1 汽輪機(jī)組常見(jiàn)異常震動(dòng)的分析與排除

汽輪機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，每當(dāng)引發(fā)生異常振動(dòng)時(shí)，可以從汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動(dòng)等三個(gè)方面進(jìn)行檢查。在大多數(shù)的異常振動(dòng)中都是由于這三個(gè)方面的原因引志的，因此對(duì)這三個(gè)方面可以進(jìn)行詳細(xì)的分析，從而查出引起汽輪機(jī)振動(dòng)的原因。

1.1 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。對(duì)汽輪機(jī)汽流激振的故障進(jìn)行分析需要較多的時(shí)間才能觀察到，因?yàn)橐獙?duì)每次振動(dòng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，做出成組的曲線，從而觀察曲線變化的趨勢(shì)，從而尋求出科學(xué)的解決方案。對(duì)于汽流激振故障的處理可以通過(guò)改變升降負(fù)荷速率或是在不同負(fù)荷時(shí)調(diào)整汽輪機(jī)的高壓調(diào)速汽門(mén)來(lái)消除氣流故障。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是確定機(jī)組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負(fù)荷變化率和避開(kāi)產(chǎn)生汽流激振的負(fù)荷范圍的方式來(lái)避免汽流激振的產(chǎn)生。

1.2 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

在汽輪組冷啟動(dòng)完成定速后帶負(fù)荷的階段，一倍頻振幅會(huì)有所增加，轉(zhuǎn)子的溫度會(huì)上升，同時(shí)蒸汽的參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)子內(nèi)溫度的升高會(huì)使材質(zhì)內(nèi)的應(yīng)力進(jìn)行釋放，同時(shí)一倍頻振動(dòng)增大，此時(shí)相位也會(huì)有所變化，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在應(yīng)力作用下發(fā)生熱變形，從而導(dǎo)致機(jī)組產(chǎn)生異常振動(dòng)，威脅機(jī)組的運(yùn)行安全。轉(zhuǎn)子的彎曲故障發(fā)生時(shí)，有永久性和臨時(shí)性之分，但二者的故障機(jī)理是相同的，所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)矢量激振力都是一樣的，這點(diǎn)與轉(zhuǎn)子質(zhì)量的偏心相類(lèi)似，但有一點(diǎn)是不同的，就是軸彎曲時(shí)會(huì)兩端產(chǎn)生錐形運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還有較大的工頻振動(dòng)發(fā)生，這點(diǎn)是與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心相區(qū)別的。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)彎曲的作用小于不平衡量時(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(méi)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)。

1.3 摩擦振動(dòng)的特征、原因與排除摩擦振動(dòng)的特征：

一是轉(zhuǎn)子的熱彎曲所產(chǎn)生的不平衡力不會(huì)影響振動(dòng)信號(hào)的主頻信號(hào)，但由于部分沖擊力和非線性因數(shù)的影響，會(huì)有分頻、倍頻和高頻分量的少量產(chǎn)生，同時(shí)波形有時(shí)也會(huì)有“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。

汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)因摩擦而產(chǎn)生抖動(dòng)、渦動(dòng)等情況，轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中其周?chē)鼽c(diǎn)的摩擦程度是不一樣的，試探程度大的部位其因摩擦所產(chǎn)生的熱量就多，因此重摩擦部位的溫度較其他部位就會(huì)高很多，這樣在轉(zhuǎn)子的截面上就會(huì)因溫度不均勻而造成局部過(guò)熱部位發(fā)生熱彎曲，轉(zhuǎn)子局部的彎曲會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不平衡力，從而引起振動(dòng)的發(fā)生。

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

汽輪機(jī)運(yùn)行中其瓦蓋和軸承會(huì)發(fā)生異常的振動(dòng)變化，引起這種異常振動(dòng)的原因較多，在查找時(shí)需要根據(jù)引起振動(dòng)的不同原因進(jìn)行來(lái)源的查找，通常在查找時(shí)應(yīng)注意以下幾個(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）。例如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡會(huì)有下列現(xiàn)象：升速時(shí)振動(dòng)與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，轉(zhuǎn)速高振動(dòng)大。特別過(guò)臨界時(shí)振動(dòng)比以往大得多。振動(dòng)的頻率主要是1X。振動(dòng)的相位一般不變化及相鄰軸承相位出現(xiàn)同相或反相。振動(dòng)的穩(wěn)定性好（在振動(dòng)沒(méi)有引起磨擦的情況下），且重復(fù)性好。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。

結(jié)語(yǔ)

在電廠的正常運(yùn)行中，汽輪機(jī)發(fā)生異常振動(dòng)故障是較為常見(jiàn)的，很難避免，因此對(duì)于此類(lèi)故障的發(fā)生，需要進(jìn)行詳細(xì)的觀察和分析，對(duì)于能不拆解機(jī)組的盡量避免拆解，可以根據(jù)故障點(diǎn)的維修記錄來(lái)確認(rèn)故障的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于確定的故障內(nèi)零部件是新更換過(guò)的，需要對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行重新的確認(rèn)，因?yàn)樾赂鼡Q的零件在短期內(nèi)發(fā)生故障的機(jī)率要小得多，因此在對(duì)汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)的原因進(jìn)行分析時(shí)要格外的認(rèn)真，確保故障點(diǎn)判斷的準(zhǔn)確性，避免誤拆的可能。從而保證故障的有效排除，保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，為人們供應(yīng)高質(zhì)量的電力。

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