汽輪發(fā)電機組振動故障診斷及處理

【摘要】發(fā)動機組的振動水平有在很大程度上決定著整個機組的運行狀況，機組質(zhì)量監(jiān)管人員都必須充分了解機組的振動水平。特別是對于工作狀態(tài)不太正常的機組，更要密切關(guān)注機組的振動情況。機組的振動數(shù)據(jù)是檢測機組是否出現(xiàn)振動偏差的主要依據(jù)，是技術(shù)人員在進行日常設(shè)備維護和管理主要參考數(shù)據(jù)?？煽繙蚀_的工作情況檢測數(shù)據(jù)是了解機組振動情況的重要指標，因此掌握振動測試的主要方法和具體步驟是提高機組振動檢測的基本途徑。本文主要就振動檢測的主要內(nèi)容和主要方法進行簡要分析。

【關(guān)鍵詞】汽輪發(fā)動機；機組；分析

前言

機組的振動水平在很大的程度上影響著汽輪發(fā)動機的整個運轉(zhuǎn)質(zhì)量。迫于實際生產(chǎn)需要，隨著發(fā)動機組的產(chǎn)生，振動檢測技術(shù)也應(yīng)運而生。隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，無論是社會生產(chǎn)還是日常生活，對于電力的需求都有了巨大的增長。迫使發(fā)電機組的機組規(guī)模不斷增大，設(shè)備的智能化水平越來越高，日常生活生產(chǎn)對于電力資源的巨大的依賴性造成電力部門對于電力設(shè)備的檢測和維修壓力不斷加大。因此對于機組的診斷方法必須與時俱進，不斷創(chuàng)新，才能滿足現(xiàn)代社會發(fā)展對于電力資源的需求。

一、機組振動檢測的主要內(nèi)容

1.1新機組的振動測試

對于新機組的振動測試是非常有必要的，振動測試能夠充分了解該機組制作工藝和質(zhì)量是否符合生產(chǎn)標準，特別注意的是對于新機組的初次振動檢測資料要嚴格細致記錄，日后要作為檢測的初始數(shù)據(jù)供技術(shù)人員參考。由于新機組還未正式投入運營，因此對于新機組的振動檢測通常是檢測機組在低速狀態(tài)下的振動情況以及各種臨界狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，還要注意檢測在額定功率下機組的振動情況，最好是能夠記錄振動時相關(guān)物理技術(shù)參數(shù)，比如發(fā)生的相位和振幅等。

1.2機組工作時的振動檢測

對于機組正常工作時的振動檢測是為了充分了解機組工作的穩(wěn)定性，觀察機組振動情況隨著時間變化能否穩(wěn)定保持。根據(jù)機組的現(xiàn)有的振動數(shù)據(jù)推測機組是否會出現(xiàn)技術(shù)問題?，F(xiàn)階段對于機組正常工作時的監(jiān)測技術(shù)主要是通過安裝在機組上的振動檢測裝置，自動對于機組的振動數(shù)據(jù)進行收集，由數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)記錄并顯示出來。如果機組沒有安裝數(shù)據(jù)自動記錄設(shè)備，則需要人工進行定期檢測，周期可以是一天也可以是一周，要根據(jù)機組具體運轉(zhuǎn)標準來設(shè)定具體檢測時間。技術(shù)人員要注意保管好檢測數(shù)據(jù)，尤其是機組出現(xiàn)故障前的技術(shù)數(shù)據(jù)，技術(shù)人員要特別注意保管。

1.3出現(xiàn)故障時的振動檢測

如果機組的振動情況與正常情況有偏差，通常情況下是振動情況高于正常水平，說明機組目前的工作狀態(tài)不是正常的工作狀態(tài)，由于機組的規(guī)模較大，不便于進行停機來檢修問題。因此就需要進行一些小型的試驗來判斷機組具體出現(xiàn)的問題和產(chǎn)生問題的原因。具體的試驗內(nèi)容要根據(jù)機組可能出現(xiàn)的故障進行設(shè)置。如果故障問題不大，通過試驗測試短時間內(nèi)就能找到問題的根源并采取有效措施進行修復(fù)。如果機組產(chǎn)生的故障問題較大，則需要進行反復(fù)試驗才能找到問題的根源。對于機組出現(xiàn)的通過試驗無法解決的問題，則需要專業(yè)的技術(shù)人員進行討論。在一定程度上可以說，機組的振動問題僅僅是靠經(jīng)驗是無法完全解決的，每個機組由于生產(chǎn)的工序或者是組裝技術(shù)的差異性導(dǎo)致產(chǎn)生的問題都不盡相同，因此技術(shù)人員要注意日常的檢測經(jīng)驗積累，并注意不被經(jīng)驗所束縛，才能更好的實現(xiàn)對于機組振動情況的檢測。

1.4動態(tài)平衡中的振動檢測

能夠引起機組振動的因素有很多，其中質(zhì)量不平衡引起是較為常見的因素之一。針對于此情況，目前已經(jīng)通過現(xiàn)場的某些動態(tài)平衡技術(shù)有效的解決了此類問題。但是對于機組的動態(tài)檢測依然有重要的作用。動態(tài)平衡中的振動檢測是為了獲取能夠計算平衡質(zhì)量的數(shù)據(jù)，通常情況下檢測相位和振幅，尤其是對于初次臨界狀態(tài)下的相位和振幅。

1.5預(yù)測性振動檢測

在實際生產(chǎn)過程中，除了要在機組工作時進行檢測外，還要根據(jù)機組的運行狀況進行預(yù)測性振動試驗，換句話說就是要在機組現(xiàn)有故障記錄基礎(chǔ)上，研究機組可能出現(xiàn)的機組故障，要做好充分準備，降低由于機組故障帶來的經(jīng)濟損失。

二、汽輪發(fā)動機主要故障及部分處理技術(shù)

2.1質(zhì)量不平衡

正如上文所述，造成機組振動出現(xiàn)問題的因素有很多，其中質(zhì)量不平衡是較為常見的因素。造成機組質(zhì)量不平衡的因素主要是機組生產(chǎn)工藝較差，導(dǎo)致在機組正常工作時，聯(lián)軸器和軸承的相對位移發(fā)生了變化，還有可能是非金屬物質(zhì)比如鹽類物質(zhì)在軸承上不均衡的堆積，造成軸承本身的腐蝕等都會造成機組出現(xiàn)質(zhì)量不平衡現(xiàn)象。如果機組出現(xiàn)質(zhì)量不平衡的現(xiàn)象就有可能導(dǎo)致機組在臨界狀態(tài)下振動最大值明顯增大的問題。通常在數(shù)據(jù)上顯示出1X振動幅度較大，根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗而言，機組轉(zhuǎn)子一般都會處于動態(tài)不平衡狀態(tài)，即支撐轉(zhuǎn)子工作的軸承一般的振動相位差都會在零度到一百八十度之間，但是如果出現(xiàn)了質(zhì)量不平衡現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子的軸承相位差就會出現(xiàn)較大程度的變化，通常會造成軸承振動相位差為零。解決此類問題通常是通過調(diào)節(jié)機組的振動頻率或者是他改變振動系統(tǒng)的質(zhì)量。系統(tǒng)的質(zhì)量與機組的振動有著密切的關(guān)系，通常情況下調(diào)節(jié)振動系統(tǒng)的質(zhì)量就會解決問題，有時也會出現(xiàn)不起作用的情況，這時就應(yīng)該及時的調(diào)整系統(tǒng)振動的相關(guān)參數(shù)，改變系統(tǒng)振動的固有頻率，但在更改之前要對其可能產(chǎn)生的效果進行預(yù)測。

2.2不對中現(xiàn)象

不對中現(xiàn)象和質(zhì)量不平衡現(xiàn)象一樣，都是機組振動中常見的問題。所謂的不對中是指機組轉(zhuǎn)子中相鄰的兩個轉(zhuǎn)子的軸承中心線和軸心線的偏移程度不同。不對中現(xiàn)象包括兩種類型，一類是聯(lián)軸器的不對中和軸系不對中。

2.2.1聯(lián)軸器不對中通常表現(xiàn)為端面出現(xiàn)瓢偏現(xiàn)象或者不同心現(xiàn)象及平行偏角不對中現(xiàn)象。其中端面出現(xiàn)瓢偏現(xiàn)象的主要表現(xiàn)為軸向振動程度較大，并且還會造成聯(lián)軸器兩端的振動相位出現(xiàn)反相的現(xiàn)象。而對于不同心現(xiàn)象而言，表現(xiàn)的振動現(xiàn)象同瓢偏現(xiàn)象較為類似，不同點在于不同心故障會出現(xiàn)徑向振動。這時候的1X產(chǎn)生的振動分量小于2X產(chǎn)生的振動分量，具體差異程度要視聯(lián)軸器的型號而定。如果機組的不同心故障比較嚴重，還會出現(xiàn)諧波分量，一旦出現(xiàn)了諧波分量，就會對機組的振動頻譜產(chǎn)生較大程度的影響。對于另一種不對中現(xiàn)象，則是不同心現(xiàn)象和質(zhì)量不平衡現(xiàn)象的結(jié)合體。

2.2.2對于軸系不對中而言，又包括兩種情況，即標高變化和偏角不對中?，F(xiàn)階段我國機組生產(chǎn)廠家大部分都是采用自位軸承，采用自位軸承的好處在于容易解決由于軸承偏角產(chǎn)生的不對中問題。但是標高變化問題就無法有效的通過此類方式解決，標高的變化對于軸承的影響相對于偏角不對中而言程度較大。標高的變化會導(dǎo)致聯(lián)軸器的負荷加大，而聯(lián)軸器的負荷程度直接影響著聯(lián)軸器的扭矩，軸系出現(xiàn)了不對中的現(xiàn)象就會造成聯(lián)軸器的扭矩出現(xiàn)較大變化，因此造成轉(zhuǎn)子的振動出現(xiàn)變化。解決此類問題的主要方法就是減小激振力，所謂的減少激振力就是改變激振力的程度，目前主要是運用軸系動態(tài)平衡的辦法或者是調(diào)整聯(lián)軸器的對中情況。

三、振動事故處理實例研究

3.1為了方便讀者直觀了解機組振動事故處理方法，現(xiàn)舉出一曾經(jīng)發(fā)生的振動事故實例來輔助理解。這是一次由振動偏差導(dǎo)致的軸系出現(xiàn)嚴重問題的事故，機組是六百MW。從實際事故中可以看出，對于事故的分析是從事故發(fā)生后的殘骸中找到可以利用的線索，技術(shù)人員要從現(xiàn)場的殘骸中推斷是由于機組的轉(zhuǎn)軸摩擦引起的振動偏差造成的事故還是由于軸系問題引起的事故，一切都只能從直觀角度分析，因此對于事故的處理工作帶來了一定的難度。

3.2據(jù)當時人回憶說當時日常檢測發(fā)現(xiàn)機組超負荷運行，正要準備對機組實施停止運行的處理措施。在進行例行檢測的超速試驗時，試驗人員將轉(zhuǎn)速提升到每分鐘三千二百八十轉(zhuǎn)，就聽到機組內(nèi)部傳來轟的一聲，接著人被機組產(chǎn)生的氣浪所推到，然后機組頭部起火。由于當時人員撲救及時，未造成大面積的火災(zāi)。當事人說從事故產(chǎn)生到事故結(jié)束總共不超過數(shù)秒鐘。

3.3事故發(fā)生后企業(yè)立即組織相關(guān)技術(shù)人員進行事故分析，很多技術(shù)人員對于當時事故的最高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生了嚴重分歧，部分人認為機組造成如此嚴重的損害必然是超速引起的，其認為當時的轉(zhuǎn)速可能達到了每分鐘四千五百轉(zhuǎn)。還有部分技術(shù)人員認為其沒有明顯超速，其堅持的觀點認為若轉(zhuǎn)速明顯的超過了機組設(shè)定的臨界轉(zhuǎn)速，不會引起較大程度的軸系彎曲振動。但從表面上分析，有可能誤以為事故的起因是由于機組超速引起的。但是細致的思考才會了解，該同類型機組中普遍存在著較為嚴重的軸瓦不穩(wěn)定現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)過油膜振蕩這一現(xiàn)象。但從現(xiàn)場的殘骸中又排除了因為軸瓦不穩(wěn)定出現(xiàn)的機組起火。后來從現(xiàn)場的熱應(yīng)力傳感器中才找到了事故的產(chǎn)生原因，是由于滑環(huán)熱應(yīng)力與機組內(nèi)應(yīng)力突然增大，換句話說就是機組內(nèi)部熱應(yīng)力過大造成機組起火。從斷口的紋路可以看出機組的斷口是由于較大程度的彎曲所致，對于汽輪發(fā)動機而言，只有軸系不同心引起的同步振動才有可能引起機組軸系較大程度的彎曲。但是也有技術(shù)人員提出有可能是滑環(huán)碎裂產(chǎn)生的不平衡。但是通過日常的生產(chǎn)經(jīng)驗而言，基于傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)理念下思考，不會產(chǎn)生大不平衡的現(xiàn)象。該事故中滑環(huán)首先碎裂脫離了機組，因此可以斷定在當時軸瓦破壞滑環(huán)時滑環(huán)已經(jīng)有了一定程度的破損。通過這個實例可以看出汽輪機組的狀況僅僅憑借日常的經(jīng)驗積累是遠遠不夠的，還需要針對具體情況進行具體分析，綜合各方面考慮才能得到有效的檢測結(jié)果和判斷。

結(jié)束語

對于機組的故障檢測直接關(guān)乎著電力企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)安全的重要問題。對于我國的電力事業(yè)發(fā)展有著極其重要的作用。在機組振動特性的研究時更多的注意機組的時域特性是未來檢測技術(shù)發(fā)展的方向。技術(shù)人員要充分利用現(xiàn)有的檢測經(jīng)驗，積極探索適合我國機組的檢測方法，不斷完善我國現(xiàn)有的汽輪機組檢測手段和試驗，提高日常檢測方法的規(guī)范性，為我國電力事業(yè)的發(fā)展奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)，為我國社會經(jīng)濟的不斷提高提供充足的技術(shù)保障。