25MW汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)分析與處理

崔海濤

摘 要：結(jié)合宣鋼動(dòng)力廠6#和7#汽輪發(fā)電機(jī)組日常運(yùn)行狀況和機(jī)組振動(dòng)的處理方法，對(duì)造成汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的故障原因和對(duì)策進(jìn)行了總結(jié)，希望對(duì)今后汽輪發(fā)電機(jī)的故障處理起到積極的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)；轉(zhuǎn)子；支撐軸承；震動(dòng)傳感器

中圖分類號(hào)：TM311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.123

宣鋼6#和7#25 MW汽輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中電機(jī)軸承的振動(dòng)過大，汽輪發(fā)電機(jī)的振動(dòng)數(shù)據(jù)是判斷汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況的重要指標(biāo)，一旦振動(dòng)值增大，則會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運(yùn)行。振動(dòng)過大是汽輪機(jī)運(yùn)行過程中常見的故障之一，經(jīng)驗(yàn)證明，造成振動(dòng)值偏大的原因有很多，包括設(shè)備故障、運(yùn)行工況、軸承加工質(zhì)量和安裝質(zhì)量等因素。因此，要想解決汽輪發(fā)電機(jī)振動(dòng)問題，就要對(duì)造成振動(dòng)過大的原因進(jìn)行分析和判斷。只有這樣，才能有針對(duì)性地提出合理的解決方案。

1 設(shè)備情況概述

宣鋼動(dòng)力廠6#25 MW汽輪發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)由青島捷能汽輪機(jī)股份有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為C25-3.43/0.981，型式為單缸直聯(lián)中壓調(diào)整抽汽冷凝式汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)為濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠生產(chǎn)的QFW-30-2型發(fā)電機(jī)。汽輪發(fā)電機(jī)組軸承允許出現(xiàn)的最大振動(dòng)值不能超過35 μm，汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)中發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)分別為兩道軸承支撐轉(zhuǎn)子形式，轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器相聯(lián)，支撐軸承采用圓筒滾動(dòng)式軸承，可通過在軸承垂直方向上加裝振動(dòng)傳感器測(cè)量軸承振動(dòng)數(shù)值。

2 振動(dòng)原因分析

2.1 支撐動(dòng)剛度

通過歸納可看出，支撐度剛性不足、振動(dòng)激振力過大是振動(dòng)過大的主要原因。支撐度剛度包含結(jié)構(gòu)剛度、連接剛度和共振三個(gè)主要部分。支撐度剛度不足表現(xiàn)為在額定3 000 r/m下的振動(dòng)數(shù)值較大；連接剛度不足表現(xiàn)在軸承上各點(diǎn)的差別振動(dòng)值較大。當(dāng)振動(dòng)表現(xiàn)為激振力增大時(shí)，表明軸承軸瓦部分可能存在一定程度的磨損，具體磨損程度可通過采集到的振動(dòng)頻率判斷，通常情況下，工頻震動(dòng)表明磨損較輕；當(dāng)振動(dòng)頻率中包含2倍甚至更高頻率的分量時(shí)，軸承軸瓦的磨損情況會(huì)加重。

2.2 激振力

造成普通強(qiáng)迫振動(dòng)的激振力分為轉(zhuǎn)子不平衡力、不平衡電磁力和軸系連接的同心度偏差。由不平衡電磁力導(dǎo)致的振動(dòng)會(huì)隨著發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的變化而變化；軸系連接的同心度偏差造成的振動(dòng)會(huì)隨著有功負(fù)荷改變而變化；排除以上2種振動(dòng)原因后，可斷定是由于轉(zhuǎn)子不平衡力而造成的激振力，這種振動(dòng)汽輪機(jī)處于臨界轉(zhuǎn)速時(shí)軸瓦的振動(dòng)值比啟動(dòng)時(shí)的振動(dòng)值有明顯的增加。

2.3 轉(zhuǎn)子熱彎曲

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱彎曲造成的強(qiáng)迫振動(dòng)通常無法直觀判斷，因此，必須進(jìn)一步分析和判斷，具體可分為以下6種情況：①轉(zhuǎn)子在制造過程中，材質(zhì)不均會(huì)造成轉(zhuǎn)軸內(nèi)應(yīng)力增大，這種故障的影響比較輕微，且會(huì)隨著時(shí)間的推移逐步釋放內(nèi)應(yīng)力，振動(dòng)值會(huì)隨著有功功率的減小而減小。如果負(fù)荷減小后振動(dòng)值增大，則可以排除制造過程中存在問題的情況。②套裝葉輪過程中保留的軸向間隙過小或不均勻會(huì)造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，這種故障表現(xiàn)為當(dāng)汽輪機(jī)進(jìn)氣量增加后，因輪轂膨脹而造成轉(zhuǎn)子彎曲值增加，但穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)候后，變形量會(huì)被逐漸消耗，振動(dòng)值隨之降低；振動(dòng)增大后，減小汽輪機(jī)的進(jìn)氣量，振動(dòng)降低，最終趨于平穩(wěn)。③轉(zhuǎn)軸與葉輪輪轂之間的氣隙不均勻。這種情況會(huì)造成轉(zhuǎn)軸的溫度升高、降低或不均勻，甚至?xí)斐赊D(zhuǎn)子熱彎曲現(xiàn)象。這種故障引起的振動(dòng)會(huì)隨著進(jìn)氣量的增加而增大，進(jìn)氣量減小后振動(dòng)也會(huì)自然減小。④轉(zhuǎn)軸上套裝的部件張緊力下降。一旦套裝部件的張緊力下降，則會(huì)造成套件與轉(zhuǎn)子本體的溫度不一致，溫差會(huì)造成轉(zhuǎn)子徑向加熱不均勻，進(jìn)而產(chǎn)生熱彎曲現(xiàn)象。這種故障產(chǎn)生的振動(dòng)在起機(jī)運(yùn)行時(shí)間較短或負(fù)荷突然增大初期表現(xiàn)得非常明顯，當(dāng)經(jīng)過一段時(shí)間的正常運(yùn)行后，套件與轉(zhuǎn)軸的溫度趨于一致，振動(dòng)現(xiàn)象會(huì)逐漸消失，特別是經(jīng)過滿負(fù)荷運(yùn)行后的汽輪發(fā)電機(jī)中不會(huì)存在這種故障。⑤運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)軸與水接觸。當(dāng)疏水管路不暢時(shí)，產(chǎn)生的積水會(huì)在抽氣管止回閥部分造成閃蒸現(xiàn)象，閃蒸會(huì)導(dǎo)致一部分水濺到轉(zhuǎn)軸上，進(jìn)而產(chǎn)生熱彎曲。這種故障造成的振動(dòng)通常通過疏通疏水管或在正常運(yùn)行一段時(shí)間后消失，屬于可自行恢復(fù)的轉(zhuǎn)軸熱彎曲現(xiàn)象。⑥轉(zhuǎn)軸碰磨。一旦轉(zhuǎn)子動(dòng)、靜部件之間的間隙變小或消失，則會(huì)在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中造成轉(zhuǎn)軸與靜止部件的碰撞摩擦，進(jìn)而造成局部溫度升高，導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸熱變形。這種故障下的振動(dòng)值由原始不平衡度與發(fā)生碰磨的熱彎曲效應(yīng)共同決定。碰磨又可以分為徑向和軸向兩個(gè)方向，徑向碰磨發(fā)生的概率較高，發(fā)生徑向碰磨后，會(huì)在低速運(yùn)行時(shí)在軸封和軸瓦處存在聲響，同時(shí)，運(yùn)行過程中軸瓦和回油的溫度會(huì)升高，這是由于徑向間隙變小而導(dǎo)致的，可通過在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的較大振動(dòng)而自行修復(fù)。軸向碰磨通常是由于氣封齒與轉(zhuǎn)軸上的間隙變小造成的，軸向碰磨產(chǎn)生的突發(fā)性振動(dòng)持續(xù)的時(shí)間要比徑向碰磨長(zhǎng)很多，故障很難自行恢復(fù)，特別是當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降低到臨界值附近時(shí)，由軸向碰磨而導(dǎo)致的振動(dòng)會(huì)突然增大。

3 結(jié)束語

通過對(duì)汽輪機(jī)組振動(dòng)現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析，可有效地對(duì)6#和7#汽輪發(fā)電機(jī)點(diǎn)檢過程中遇到的振動(dòng)問題進(jìn)行判斷，并對(duì)振動(dòng)故障進(jìn)行分析，找出造成振動(dòng)增大的原因，從而為下一步的停機(jī)檢修提供科學(xué)的依據(jù)，提高檢修質(zhì)量，促進(jìn)汽輪發(fā)電機(jī)的可靠運(yùn)行。

汽輪發(fā)電機(jī)的振動(dòng)問題一直是困擾運(yùn)行檢修人員的難題，也是設(shè)備運(yùn)行過程中最常見的問題。通過不斷地摸索和積累經(jīng)驗(yàn)，可提高對(duì)振動(dòng)故障的判斷處理能力。在檢修過程中，要細(xì)心、認(rèn)真地做好每一步工作，提高檢修質(zhì)量，避免因檢修質(zhì)量不高而造成的故障遺留問題，從而為發(fā)電機(jī)組的可靠運(yùn)行提供強(qiáng)有力的保障。

參考文獻(xiàn)

[1]吳景豐.汽輪發(fā)電機(jī)組常見振動(dòng)故障診斷的研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2003.

[2]張國(guó)強(qiáng).汽輪發(fā)電機(jī)故障分析與診斷[D].北京：華北電力大學(xué)，2011.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： Combining Xuangang Steel Power Plant # 6 and # 7 turbogenerator daily health and treatment unit vibration causing Turbine Vibration Causes and countermeasures are summarized turbogenerators hope for the future Troubleshooting play a positive role in promoting.

Key words： turbogenerator； rotor； support bearings； vibration sensor