600 MW機(jī)組異常振動(dòng)的成因及處理對(duì)策初探

摘要：引起600 MW機(jī)組異常振動(dòng)的原因有許多，其振動(dòng)的強(qiáng)度也存在一定的差異，但是這些異常振動(dòng)都會(huì)在一定程度上影響機(jī)組的正常運(yùn)行，長(zhǎng)期下去將會(huì)影響機(jī)組的安全，勢(shì)必會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此，正確地分析引起600 MW機(jī)組異常振動(dòng)的原因，然后采取相應(yīng)的處理對(duì)策，對(duì)保證600 MW機(jī)組的安全運(yùn)行具有十分重要的作用。

關(guān)鍵詞：600 MW機(jī)組；異常振動(dòng)；成因；處理對(duì)策

中圖分類號(hào)：TV212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）15-0103-02

隨著我國(guó)電力工業(yè)的飛速發(fā)展，600 MW等級(jí)的大型汽輪發(fā)電機(jī)組被廣泛的應(yīng)用到電力行業(yè)中，并且已經(jīng)成為火力發(fā)電的主力機(jī)組。由于600 MW汽輪發(fā)電機(jī)組為大撓度、多跨度、高參數(shù)的高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其設(shè)備的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，600 MW機(jī)組發(fā)生故障的概率相對(duì)較高，例如600 MW機(jī)組經(jīng)常出現(xiàn)異常振動(dòng)的問(wèn)題。因此，為了有效地解決600 MW機(jī)組的異常振動(dòng)問(wèn)題，應(yīng)該準(zhǔn)確地找出引起其異常振動(dòng)的原因，通過(guò)分析機(jī)組異常振動(dòng)的特征，進(jìn)而采取相應(yīng)的處理對(duì)策，有效地解決機(jī)組的異常振動(dòng)問(wèn)題，保證600 MW機(jī)組能夠正常地運(yùn)行。

1某600 MW超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組的概況

某發(fā)電廠的2號(hào)機(jī)為600 MW機(jī)組，發(fā)電機(jī)為QFSN-

600-2YHG型水氫冷卻方式的三相交流隱極式同步汽輪發(fā)電機(jī)，汽輪機(jī)為CLN 600-24.2/566/566型超臨界、反動(dòng)凝汽、三缸四排汽、一次中間再熱、單軸式汽輪機(jī)，采用機(jī)端自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)，其軸系由勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、高中壓轉(zhuǎn)子組成。在運(yùn)行的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)采用渦流位移傳感器檢測(cè)到該機(jī)組經(jīng)常出現(xiàn)異常振動(dòng)的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)對(duì)該機(jī)組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理和分析，總結(jié)出600 MW機(jī)組異常振動(dòng)的原因有三種，即摩擦振動(dòng)、轉(zhuǎn)子熱變形、汽流激振，文章就這三個(gè)方面進(jìn)行了分析，以供參考。

2600 MW機(jī)組異常振動(dòng)的成因和處理對(duì)策

導(dǎo)致600 MW機(jī)組異常振動(dòng)的主要原因包括摩擦振動(dòng)、轉(zhuǎn)子熱變形、汽流激振三個(gè)方面，處理對(duì)策如下。

2.1摩擦振動(dòng)導(dǎo)致600 MW機(jī)組異常振動(dòng)的成因和處理

對(duì)策

摩擦振動(dòng)的成因是摩擦能夠產(chǎn)生窩動(dòng)和抖動(dòng)，其能夠影響轉(zhuǎn)子熱彎曲，在消除摩擦?xí)r，由于周圍某個(gè)點(diǎn)的摩擦程度存在一定的差異，如果重摩擦側(cè)的溫度超過(guò)輕摩擦側(cè)，將會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻升高，局部加熱導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱彎曲，形成一個(gè)新的不平衡力，這種作用力施加到轉(zhuǎn)子上引起機(jī)組異常振動(dòng)。摩擦振動(dòng)的特征表現(xiàn)為：①降速過(guò)臨界值時(shí)，其振動(dòng)通常比正常升速大，當(dāng)機(jī)組停止工作時(shí)轉(zhuǎn)子靜止，此時(shí)大軸的晃度比原始值明顯增加；②當(dāng)發(fā)生摩擦?xí)r，振動(dòng)的相位與振幅具有波動(dòng)的特征，并且波動(dòng)的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，如果摩擦嚴(yán)重，其相位和振幅將不再波動(dòng)，振幅明顯增大；③轉(zhuǎn)子熱彎曲的過(guò)程中產(chǎn)生新的不平衡力，其振動(dòng)信號(hào)的主頻為工頻，如果收到一些非線性因數(shù)或者受到?jīng)_擊的影響，將會(huì)出現(xiàn)波形被“削頂”的現(xiàn)象，并且還會(huì)出現(xiàn)少量的高頻、倍頻分頻分量。針對(duì)摩擦振動(dòng)導(dǎo)致600 MW機(jī)組異常振動(dòng)的處理對(duì)策主要為：振動(dòng)的對(duì)稱分量由于是一階不平衡分量引起的，而反對(duì)稱分量是由轉(zhuǎn)子的二階不平衡分量引起的，通過(guò)分析后，確定一階加重量的大小和方向以及二階加重量的大小和方向，并且確定最終的綜合加重量，從而降低機(jī)組的振動(dòng)。

2.2轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致600 MW機(jī)組異常振動(dòng)的成因和處

理對(duì)策

轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)振動(dòng)的成因是一倍振幅的增加導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的溫度隨著蒸汽參數(shù)的增大而增大，這主要是由于機(jī)組在冷狀態(tài)啟動(dòng)階段，轉(zhuǎn)子的溫度不斷的升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力引起了轉(zhuǎn)子熱變形，會(huì)導(dǎo)致相位變化。轉(zhuǎn)子彎曲變形導(dǎo)致的機(jī)組異常振動(dòng)包括兩種情況，一種是轉(zhuǎn)子臨時(shí)彎曲變形，另一種是轉(zhuǎn)子永久性彎曲，但是這兩種狀況的原理相同，都是由于轉(zhuǎn)子偏心導(dǎo)致，因此，這兩種都會(huì)產(chǎn)生和質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。但是和質(zhì)心偏離的不同之處在于軸向還會(huì)產(chǎn)生一定的工頻振動(dòng)，并且在轉(zhuǎn)軸彎曲的過(guò)程中，因?yàn)閺澢a(chǎn)生的轉(zhuǎn)子不平衡所形成的離心力和彈力相位的差異，兩者在相互作用下會(huì)抵消一部分作用力，轉(zhuǎn)軸的振幅也會(huì)相對(duì)的減小，也就是說(shuō)在某種轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)軸的振幅會(huì)形成一種“凹谷”，當(dāng)彎曲的作用明顯低于不平衡量時(shí)，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速之下，當(dāng)彎曲的作用明顯高于不平衡量時(shí)，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速之上，也就是說(shuō)轉(zhuǎn)軸的振幅和不平衡轉(zhuǎn)子動(dòng)力的特性存在一定的差異。針對(duì)轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致600 MW機(jī)組異常振動(dòng)的處理對(duì)策主要為：更換全新的轉(zhuǎn)子，這樣能夠有效的解決機(jī)組異常振動(dòng)的問(wèn)題。

2.3汽流激振導(dǎo)致600 MW機(jī)組異常振動(dòng)的成因和處理

對(duì)策

汽流激振引發(fā)振動(dòng)的成因是由于葉片受到不均衡氣體的沖擊作用而形成的汽流激振，尤其是對(duì)于600 MW大型機(jī)組，軸封也可能存在汽流激振現(xiàn)象，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂，也可能激發(fā)汽流激振問(wèn)題。汽流激振的特征表現(xiàn)為兩個(gè)方面：其一是運(yùn)行參數(shù)增大時(shí)，其振動(dòng)也隨著增大，在負(fù)荷的作用下，這種增大則呈現(xiàn)突發(fā)性；其二是會(huì)產(chǎn)生較大的低頻分量。針對(duì)汽流激振導(dǎo)致600 MW機(jī)組異常振動(dòng)的處理對(duì)策主要為：由于汽流激振具有這兩種特征，當(dāng)在進(jìn)行機(jī)組異常振動(dòng)的故障分析時(shí)，應(yīng)該通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間（最短為一年）記錄每次機(jī)組振動(dòng)的數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)該機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)同類機(jī)組的記錄數(shù)據(jù)，繪制成相應(yīng)的曲線，通過(guò)觀察曲線的范圍以及變化趨勢(shì)，改變升降負(fù)荷速率，再觀察給水量變化的整個(gè)過(guò)程，然后繪制整個(gè)過(guò)程的曲線變化狀況，接著改變機(jī)組不同負(fù)荷時(shí)高壓調(diào)速汽門重調(diào)特性，消除汽流激振，這樣就能解決機(jī)組異常振動(dòng)的問(wèn)題。簡(jiǎn)單地說(shuō)，首先應(yīng)該確定機(jī)組出現(xiàn)汽流激振的狀態(tài)，利用避開產(chǎn)生汽流激振的負(fù)荷范圍或者減低負(fù)荷變化率來(lái)防止汽流激振產(chǎn)生，當(dāng)升高負(fù)荷時(shí)，應(yīng)該降低負(fù)荷升高的速率，如出現(xiàn)低壓缸瓦振爬升，可以減少負(fù)荷，當(dāng)振動(dòng)下降后再增加負(fù)荷，從而有效地避免機(jī)組出現(xiàn)異常振動(dòng)的狀況。

2.4處理結(jié)果

通過(guò)對(duì)該600 MW機(jī)組進(jìn)行處理后，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的運(yùn)行，明顯地降低了機(jī)組的振動(dòng)，機(jī)組的運(yùn)行狀況得到了改善。

3結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)分析某600 MW超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組的異常振動(dòng)的原因和特征，得出引起該機(jī)組異常振動(dòng)的原因?yàn)槟Σ琳駝?dòng)、轉(zhuǎn)子熱變形、汽流激振三個(gè)方面。通過(guò)對(duì)這三個(gè)方面具體的分析，分別采取了相應(yīng)的處理對(duì)策，有效地解決了該600 MW超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組的異常狀況，并且經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，表明其運(yùn)行效果良好，并沒(méi)有再出現(xiàn)異常振動(dòng)的問(wèn)題。

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