熱電廠汽輪機異動故障問題及措施分析

【摘要】對于熱電廠汽輪發(fā)電機組而言，經常會出現(xiàn)振動異常現(xiàn)象。引起熱電廠汽輪機異常振動的因素是多方位的，其中尤以設備的安裝過程對其的影響度最大。本文針對熱電廠汽輪機振動異常的現(xiàn)象，分析了故障的成因，從轉子不平衡造成同心度改變、剛度不足、油膜形成等多個角度對汽輪器故障的處理措施進行了探討。

【關鍵詞】熱電廠；汽輪機；異動故障；措施

熱電廠汽輪機是長期在高溫環(huán)境下高速運行的設備，保持其運轉的穩(wěn)定性極為重要。尤其要重點保證機組縱橫中心和同心度不變，以及聯(lián)軸器相連的汽輪機轉子和發(fā)電機轉子的同心度不變。這就需要工人在設備的安裝階段仔細閱讀設計圖紙，根據(jù)安裝規(guī)范進行安裝。同時，還應當注意對安裝過程中潛在的質量隱患進行分析，采取有針對性的預防與控制措施。

在熱電廠汽輪機故障中，振動異常比較普遍的故障形式。汽輪機的異常振動與設備生產、安裝、運行維護階段的不當操作都有一定的關系，本文對這些引起汽輪機異動的原因進行分析，并提出了一些相應的處理辦法。

1.轉子不平衡引起的異常振動

汽輪機轉動的平衡性是建立在轉子轉速的基礎上的，轉子的轉速越高，其平衡性就越好。在某熱電5萬機組安裝調試運行中，試車時汽輪機的振動值最大也只有24um，運轉效果十分理想。然而在正式投入運行兩星期以后，汽輪機的振動開始出現(xiàn)異常，振動幅度逐步增大。其中，1號瓦振動幅度39um，2號瓦振動幅度36um，3號瓦振動幅度更是達到了43um。汽輪機組的振動幅度雖然有了一定程度的增加，但是因為其振幅尚處于許可的范圍之內，工作人員對機組進行了重啟。利用聽針和Dcs系統(tǒng)，在沖轉中重點對1號瓦、2號瓦和3號瓦進行了監(jiān)測。在機組的升速過程中，監(jiān)測發(fā)現(xiàn)1號瓦在開始時汽缸前半部分有較小的金屬摩擦聲出現(xiàn)，振動波形受到了干擾。翻閱安裝記錄發(fā)現(xiàn)，所記錄的設備安裝過程完全符合安裝規(guī)范和以及設備說明書的規(guī)定，不存在安裝失誤現(xiàn)象。同時，在找轉子中心時充分將熱態(tài)中心和冷態(tài)中心的因素考慮進去，將推力軸承刮研調整好了推力間隙、軸向間隙和徑向間隙。雖然推力間隙為470um，但尚未超出說明書所標注的極限值。排除了推力間隙設置不當引起故障的可能性。然后，逐一分析工作葉片與導向葉片引起的摩擦、軸封間隙太小引起的摩擦、風擋、油檔及汽封的安裝、水封阻塞等可能導致汽輪機異動的因素，考慮到汽封部位較軟，具有一定的變形能力，非安裝失誤不大可能導致如此巨大的振動異?，F(xiàn)象。

從上面的實例可以看出，轉子同心度的變化對汽輪機的正常運轉有嚴重的影響。需要在設備的安裝過程中盡可能規(guī)范操作，消除這些影響因素，重點注意以下幾點：（1）對于通流部分的間隙機工作葉片與導向葉片間隙、軸封間隙、風擋、油梢及汽封間隙，應當根據(jù)安裝規(guī)范和設備說明書的規(guī)定嚴格進行設置，盡可能減少誤差。（2）找轉子中心時，將熱態(tài)中心和冷態(tài)中心的區(qū)別充分考慮進去。（3）在推力軸承刮研時，應當將推力間隙、軸向間隙和徑向間隙調整到合適的程度，不要太大也不要太小，避免間隙設置的過大導致轉子發(fā)生過量的軸向位移，從而使得在葉輪與隔板之間產生應力，摩擦力增大。（4）在扣蓋安裝完成以后，為了避免間隙過小導致在機組受熱膨脹以后產生摩擦力，需要推動轉子以檢查動靜間隙是否符合要求。（5）汽發(fā)找中心時，考慮到轉子的自身重力因素，可以在兩個端面上開出不超過0.06mm的小口，采用活動連接的方式連接凝汽器和排汽缸，同時在機組找中心時，也應當將聯(lián)輔器預留一定尺寸的上張口。

2.剛度不符合要求引起的異常振動

汽輪機機組的連接剛度與軸承座和臺板、軸承座和汽缸、臺板和基礎之間的連接牢固程度有很大的關系。某熱電廠的1號機組在運行過程中，常常會由于不穩(wěn)定出現(xiàn)跳機的現(xiàn)象。為了防止2號機組發(fā)生類似的情況，在該熱電廠的2號機組時，對1號機組的安裝過程進行了相近的調查研究。調查發(fā)現(xiàn)，因為1號機組的機身比較小，臺板和軸承座連接完成后同時進場的，沒有對安裝單位臺板的接觸面以及滑銷系統(tǒng)進行全方位的檢查?；诖耍醪綌喽ㄆ喌漠惓Ｕ駝涌赡苁?號機組底部支座座剛度不符合要求引起的。在設備過磚過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象來源于沒有及時對滑銷系統(tǒng)進行檢修，而機組受熱膨脹不順利導致1號機組振幅異常，從而產生跳機現(xiàn)象。所以，在2號機組的安裝過程中，詳細檢測了底部支座的各項指標。檢查結果表明，設備的臺板與軸承座的接觸面積遠遠沒有達到規(guī)范的要求。其接觸面積不足規(guī)范規(guī)定的30%。同時，滑銷間隙不足20um，也不附和規(guī)范要求。此外，針對墊鐵與基礎、墊鐵與墊鐵、墊鐵與底座的接觸面也進行了全方位的檢查，以確保2號機組的連接剛度滿足要求，對于滑銷系統(tǒng)，根據(jù)說明書預留了足夠大小的膨脹間隙，為機組的受熱膨脹提供了足夠的空間。在2號機組安裝完成之后，機組運轉的穩(wěn)定性得到了有力的保障，沒有發(fā)生類似1號機組的異動現(xiàn)象。

上面這個實例提醒我們，在安裝過程中需要尤其注意以下幾點：（1）在安裝前檢查個連接部位的接觸面積，保證其達到說明書和規(guī)范的要求。（2）嚴格控制滑銷系統(tǒng)的質量，對不達標的蒂姆進行及時的整改，然后才可進行后續(xù)工作。（3）設置一定的膨脹間隙為機組的受熱膨脹預留好足夠的空間，防止設備膨脹后引起汽缸變形導致接觸面之間的作用力增加，從而使機組中心產生偏移。

3.油膜對機組振動的影響

油膜的形成有三個必要條件：（1）表面之間有楔形間隙；（2）潤滑油有一定的黏性，且油量充足；（3）兩表面有足夠大的相對運動速度。

在為某熱電廠安裝汽輪發(fā)電機組時，發(fā)現(xiàn)在不超過2500轉時，1號機組的振動幅度相當小，保持了很好的平穩(wěn)度。然而當達到2700轉以上時，1號機組的振動開始出現(xiàn)異常。其中，2號瓦的振動幅度達到38um。4號瓦的振幅也上升到27um。工作人員使用延長熱機時間，快速通過振動轉速區(qū)辦法，然而在達到3000轉時機組就會由于振動超標產生跳機現(xiàn)象。進一步觀測得知，振動具有突然性，且基本上都集中在2號瓦。而dcs溫度表明4號瓦溫度有異常，比平均水平高出了4-6度。根據(jù)油膜形成的三個必要條件可知，在潤滑油有足夠的黏性，且兩表面相對運動速度足夠大時，還需要兩表面之間有楔形間隙，保證油量充足，才能在油楔中產生所需的壓力。因此，對機組發(fā)電機側2號瓦和4號瓦實施檢查，加深了軸瓦的油槽深度，并重新刮研軸瓦的接觸面，從而減少了油膜對機組運轉的影響。

從上面的實例中總結經驗，如下面幾點：（1）汽輪機油牌號一定要遵循說明書的規(guī)定；（2）必須定期檢查潤滑油的質量，避免因油質不良導致的油膜不穩(wěn)定；（3）刮研時軸瓦間隙要適當，保證油槽進油順暢，油膜良好；（4）在設備的制造過程中要進行轉動部分的動平衡試驗.避免由不平衡導致的振動。

4.結語

綜上所述，汽輪機是熱電廠的重要基礎設施，汽輪機的故障對于熱電廠的正常運轉有著嚴重的負面影響。為了解決汽輪機異常振動的問題，需要首先根據(jù)實際情況分析故障產生的原因，對癥下藥，采取有針對性的手段消除故障，并積累經驗，做好故障的預防措施，盡量避免下一次故障的發(fā)生。

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