汽輪機(jī)組振動(dòng)故障分析及處理措施探討

張宇

摘 要：電力行業(yè)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱性產(chǎn)業(yè)，其安全穩(wěn)定的運(yùn)行對(duì)于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展至關(guān)重要。汽輪機(jī)作為電力企業(yè)重要的發(fā)電設(shè)備，是確保電力企業(yè)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，但汽輪機(jī)作為機(jī)械設(shè)備，在運(yùn)行過程中不可避免的會(huì)發(fā)生一些常見故障。振動(dòng)就是汽輪機(jī)運(yùn)行過程中較為常見的故障之一，一旦振動(dòng)故障發(fā)生，不僅會(huì)導(dǎo)致無法達(dá)到工作質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，而且還會(huì)影響機(jī)組的整體運(yùn)行，如果不能及時(shí)對(duì)振動(dòng)故障進(jìn)行處理，則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果發(fā)生。文章從汽輪機(jī)振動(dòng)的特點(diǎn)入手，對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)故障的原因和危害進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)故障的處理措施進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；振動(dòng)故障；故障處理

前言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各項(xiàng)資源都呈現(xiàn)出緊缺的態(tài)勢(shì)，為了有效的實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，近年來能源的環(huán)境和重復(fù)利用被提到了重要日程安排上來。電廠為了積極響應(yīng)國(guó)家節(jié)約能源的政策的號(hào)召，則在汽輪機(jī)的選擇上下足了功夫，由于凝汽式汽輪機(jī)不僅能夠有效的節(jié)約燃料，而且運(yùn)行過程中具有較好的經(jīng)濟(jì)性，所以近年來在電廠得以廣泛的應(yīng)用。作為電廠運(yùn)行維護(hù)部分，則需要做好凝汽式汽輪機(jī)的維護(hù)和保養(yǎng)工作，確保汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性。

1 汽輪機(jī)振動(dòng)特點(diǎn)分析

汽輪機(jī)的振動(dòng)特點(diǎn)表現(xiàn)在其第一次啟動(dòng)升速到超過其臨界轉(zhuǎn)速的時(shí)候，通過對(duì)軸承振動(dòng)的大小來判斷汽輪機(jī)是否產(chǎn)生故障。如果情況良好，則可以判斷汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與拖帶機(jī)組的轉(zhuǎn)子在當(dāng)前處于平衡的狀態(tài)，軸承未有任何的損傷。若要在停機(jī)后對(duì)汽輪機(jī)的末級(jí)的葉輪進(jìn)行配重，應(yīng)注意先在其空載的時(shí)候，保持其空轉(zhuǎn)速度在3000轉(zhuǎn)/每分鐘，同時(shí)將下軸承基頻振動(dòng)降到安全線以下方可進(jìn)行操作。待機(jī)組的配置再次發(fā)動(dòng)之后，根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)是將軸承的垂直的振動(dòng)調(diào)整為15μm，同時(shí)帶負(fù)荷在20MW的時(shí)候，其振動(dòng)基本不變。待振動(dòng)升到91.7μm時(shí)，這個(gè)時(shí)候要及時(shí)打閘停機(jī)，并且在這個(gè)時(shí)候大軸的擾度比在開機(jī)的時(shí)候要大100。當(dāng)在進(jìn)行第三次啟動(dòng)的時(shí)候，在后汽封的溫度達(dá)到300度的時(shí)候，并且在90.7？滋m的時(shí)候，要打閘和停機(jī)。機(jī)組在整個(gè)啟動(dòng)過程中造成的振動(dòng)突增，會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)警，說明汽輪機(jī)的故障在逐漸的惡化。

2 振動(dòng)故障原因及危害

2.1 振動(dòng)故障原因

凝汽式汽輪機(jī)發(fā)生振動(dòng)故障的原因較多，無論是設(shè)計(jì)、制造水平，還是運(yùn)行維護(hù)和保養(yǎng)，甚至于安裝技術(shù)和檢修技術(shù)等都可能導(dǎo)致汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)故障，而且這些導(dǎo)致振動(dòng)故障的原因之間還會(huì)相互影響。

（1）由于當(dāng)前受制到技術(shù)的限制，汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)過程中無論是零部件加工精度還是工藝都無法達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求，特別是生產(chǎn)出來的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，很多時(shí)間達(dá)不到要求的精度，這樣就導(dǎo)致在高速和低速平穩(wěn)試驗(yàn)過程中根本達(dá)不到試驗(yàn)的要求，轉(zhuǎn)子出現(xiàn)不平衡的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致一側(cè)離心力的產(chǎn)生，致使汽輪機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)故障。另外一旦設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的零部件不能與汽輪機(jī)配件之間達(dá)到配套時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)故障。

（2）汽輪機(jī)安裝工藝的精度好壞會(huì)對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生直接的影響。需要根據(jù)安裝現(xiàn)場(chǎng)的要求來對(duì)軸承的強(qiáng)度、剛度和預(yù)緊力進(jìn)行選擇，確保汽輪機(jī)中心的同心度，控制好各個(gè)零部件之間的間隙，間隙不能過大也不宜過小，過大則會(huì)導(dǎo)致零部件之間相互碰撞，過小則會(huì)導(dǎo)致各零部件之間相互接觸磨損。在汽輪機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，不僅零部件之間的會(huì)產(chǎn)生膨脹，而且連接銷系統(tǒng)也會(huì)存在這個(gè)問題，一旦潤(rùn)滑油達(dá)不到潤(rùn)滑的作用，則會(huì)導(dǎo)致機(jī)組變形的產(chǎn)生，從而引發(fā)振動(dòng)故障。

（3）在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，維護(hù)和保養(yǎng)工作對(duì)于預(yù)防汽輪機(jī)振動(dòng)故障的發(fā)生也具有極為重要的作用，一旦不能正確的進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)的操作，則會(huì)由于一些人為因素導(dǎo)致故障的發(fā)生。如人為操作不當(dāng)，則會(huì)在開機(jī)過程中導(dǎo)致汽輪機(jī)熱膨脹的發(fā)生，從而導(dǎo)致振動(dòng)故障發(fā)生。不能很好控制汽輪機(jī)排氣缸溫度時(shí)，則會(huì)影響到軸承的高度，從而導(dǎo)致振動(dòng)故障發(fā)生。而一旦潤(rùn)滑油在軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)形成油膜，也會(huì)影響到轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，使機(jī)組振動(dòng)故障產(chǎn)生。

2.2 振動(dòng)故障危害

在電力企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，汽輪機(jī)相當(dāng)于人體的心臟，一旦其出現(xiàn)異常，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)都無法正常的動(dòng)轉(zhuǎn)，所以需要對(duì)汽輪機(jī)組振動(dòng)故障進(jìn)行重視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并加以解決。

（1）密封不嚴(yán)。在機(jī)組振動(dòng)故障中，將近一半左右的原因是由于密封不嚴(yán)所導(dǎo)致的，由于低壓端部分軸封密封度不夠，則空氣會(huì)順得著這些微小的空隙進(jìn)入到低壓缸中，從而導(dǎo)致低壓缸內(nèi)的真空度降低。而在高壓端，則是由于轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲后，導(dǎo)致部分蒸汽滲入到潤(rùn)滑油內(nèi)，從而影響滑潤(rùn)油的純度，導(dǎo)致油質(zhì)發(fā)生乳化，從而導(dǎo)致振動(dòng)故障的發(fā)生。

（2）汽封破壞。隔板與隔板間采用汽封的方式密封。一旦汽封被破壞，增大的漏汽量加大了各級(jí)間的壓力差，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了軸向推力。

（3）滑銷系統(tǒng)損壞。當(dāng)機(jī)組發(fā)生較大振動(dòng)時(shí)，滑銷承受巨大沖擊力，機(jī)組就會(huì)產(chǎn)生不均勻熱膨脹，造成過大的擠壓力，損壞滑銷系統(tǒng)。

（4）耐疲勞強(qiáng)度減弱。轉(zhuǎn)動(dòng)部分是汽輪機(jī)機(jī)組的核心機(jī)件，振動(dòng)致使其疲勞強(qiáng)度降低，造成工作不能正常運(yùn)行。

（5）機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)擺動(dòng)不穩(wěn)定。振動(dòng)不正常造成調(diào)速系統(tǒng)的部件磨損嚴(yán)重，遲緩率增加，使調(diào)速系統(tǒng)擺動(dòng)不穩(wěn)定。

3 振動(dòng)故障處理措施

由于汽輪機(jī)振動(dòng)故障的存在，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)組正常的運(yùn)行受到影響，所以需要根據(jù)故障現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來對(duì)振動(dòng)故障進(jìn)行深入的分析，并采取切實(shí)可行的解決措施。

3.1 剛度檢測(cè)是重中之重

技術(shù)人員對(duì)汽輪機(jī)數(shù)據(jù)采集，及時(shí)數(shù)據(jù)處理，并與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照做出判斷。掌握工作剛度范圍、共振條件和剛度極值點(diǎn)。做到技術(shù)人員不離機(jī)組，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，防患于未然。

其次，機(jī)組帶負(fù)荷和空載試運(yùn)行必不可少。為確保汽輪機(jī)順利工作，發(fā)生異常振動(dòng)的幾率降低，新安裝或檢修后的機(jī)組應(yīng)經(jīng)過帶負(fù)荷和空載試運(yùn)行，測(cè)試密封、汽封、滑銷系統(tǒng)等均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，才可以投入生產(chǎn)。

3.2 設(shè)置智能化監(jiān)測(cè)裝置

設(shè)計(jì)并安裝智能化監(jiān)測(cè)裝置是汽輪機(jī)發(fā)生振動(dòng)異常的有效措施。對(duì)正常監(jiān)測(cè)困難點(diǎn)安裝各種傳感器設(shè)施，監(jiān)測(cè)振動(dòng)情況，及時(shí)報(bào)告工作異常點(diǎn)。同時(shí)，有序地安排技術(shù)人員，及時(shí)處理發(fā)出報(bào)警部位機(jī)組，杜絕擴(kuò)大損壞，以免造成事故。

3.3 安裝振動(dòng)保護(hù)裝置

當(dāng)智能化監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)出異常振動(dòng)點(diǎn)后，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通過自動(dòng)控制裝置命令振動(dòng)保護(hù)裝置自動(dòng)切斷電路，關(guān)閉主汽門，緊急停機(jī)。于此同時(shí)，技術(shù)人員采取拯救辦法，保護(hù)機(jī)組設(shè)備安全。

凝汽式汽輪機(jī)支撐國(guó)家能源環(huán)保事業(yè)的快速發(fā)展，隨著機(jī)組容量的增大，汽輪機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行顯得更加重要。對(duì)不可避免的振動(dòng)問題應(yīng)采取有效地解決措施，以免造成重大的安全事故。同時(shí)對(duì)汽輪機(jī)設(shè)置智能化監(jiān)測(cè)、保護(hù)裝置必不可少。

4 結(jié)束語

由于汽輪機(jī)振動(dòng)故障的存在，導(dǎo)致汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行過程中存在著較大的安全隱患，這對(duì)于電力企業(yè)正常的運(yùn)行帶來了較大的影響，所以需要加強(qiáng)日常的運(yùn)行維護(hù)措施，做好各項(xiàng)檢查工作，有效的減少或是避免振動(dòng)故障的發(fā)生。而且還需要加強(qiáng)汽輪機(jī)組在設(shè)計(jì)、制造、安全和檢修方面的工作，確保做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)進(jìn)行解決，以保證機(jī)組能夠正常、穩(wěn)定的運(yùn)行。

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