汽輪發(fā)電機(jī)組振動故障診斷的研究

陸玉茜

摘 要：熱電廠的正常生產(chǎn)運行離不開汽輪機(jī)組，汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運行對熱電廠有著特殊的重要性。汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是熱電廠的重要機(jī)電設(shè)備，其運行環(huán)境也是有著特殊的要求，其在長期的運行過程中，由于受到多種因素的影響，出現(xiàn)問題和故障是不可避免的。汽輪機(jī)如果頻繁地出現(xiàn)故障，必然導(dǎo)致汽輪機(jī)組停運，從而對電廠造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，為了保證電廠的正常運行和經(jīng)濟(jì)利益，就必須要求員工能對于汽輪機(jī)的故障進(jìn)行快速的診斷和檢修。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)組 異常振動 處理措施

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（c）-0043-01

本文以某電廠汽輪機(jī)組的振動監(jiān)測與故障診斷為工程研究，從分析汽輪機(jī)組常見典型振動故障及特征入手，對轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)子不對中、內(nèi)部摩擦、間隙振動等典型故障及特征進(jìn)行了系統(tǒng)分析，在此基礎(chǔ)上，把振動診斷原理運用到汽輪機(jī)的現(xiàn)場早期故障的發(fā)現(xiàn)和診斷中是本論文的核心部分，文章根據(jù)振動突發(fā)、頻譜等特征，準(zhǔn)確判斷葉片斷裂故障，進(jìn)行了汽輪機(jī)組葉片斷裂振動故障分析與處理，最終達(dá)到消除振動的目的，確保汽輪機(jī)組的正常運行。

1 汽輪機(jī)組常見故障分析

1.1 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起的振動

（1）彈性彎曲而引起的振動。這種振動表現(xiàn)為軸向振動，尤其當(dāng)通過臨界轉(zhuǎn)速時，其軸向振幅增大得更為顯著。（2）油膜不穩(wěn)定或受到破壞而引起振動。這將會使軸瓦烏金很快燒毀，進(jìn)而將引起因受熱而使軸頸彎曲，以至造成劇烈的振動。

1.2 轉(zhuǎn)子不對中引起的振動

軸系不對中本身不會產(chǎn)生振動，主要影響到油膜性能和阻尼，在轉(zhuǎn)子不平衡時，由于軸承不對中對不平衡力的反作用，會出現(xiàn)工頻振動；當(dāng)其不對中過大時，有可能使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)或產(chǎn)生磁摩，在一定條件下會出現(xiàn)高次諧波振動（負(fù)荷大時）或引起油膜渦動進(jìn)而導(dǎo)致油膜振動（負(fù)荷輕時）。而軸系不對中將導(dǎo)致軸向、徑向交變力，引起其振動特征頻率為轉(zhuǎn)子工頻的軸向振動和2倍頻分量的徑向振動。對于齒式聯(lián)軸器，平行不對中時產(chǎn)生以軸向為主的振動，角度不對中及綜合不對中時和剛性聯(lián)軸器不對中一樣，會產(chǎn)生徑向振動和軸向振動。

1.3 轉(zhuǎn)子熱彎曲引起的振動

汽輪機(jī)檢修后啟動，發(fā)現(xiàn)機(jī)組盤車運行中脫開，查曲線紀(jì)錄，估計脫開時間約4小時。立刻重新投入盤車，2小時候偏心指示105μm，3小時候偏心指示60μm。此時進(jìn)行汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速到200r/min時，各軸頸振動達(dá)200μm；500r/min時，各軸頸振動達(dá)250μm；650r/min時，各軸頸振動達(dá)300μm以上；振動保護(hù)動作跳閘。惰轉(zhuǎn)過程中，振動值居高不下。轉(zhuǎn)速為零，投入盤車，破壞真空停軸封汽。進(jìn)行觀察2號，3號軸承處有明顯金屬摩擦聲。盤車至次日上午，金屬摩擦聲基本消失。24小時后，偏心指示120μm，重新沖轉(zhuǎn)，振動正常，啟動成功。此次振動事故是汽輪機(jī)盤車脫開后重新投入盤車時間不夠，轉(zhuǎn)子熱彎曲引起的。

2 汽輪機(jī)振動的處理措施

2.1 轉(zhuǎn)子不對中的處理

（1）在安裝和檢修過程中嚴(yán)格進(jìn)行軸系找中、在運行過程中應(yīng)避免對機(jī)組軸系形成沖擊負(fù)荷，才能保證大型汽輪發(fā)電機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行。（2）提高檢修和工藝水平，安裝保證聯(lián)軸器無偏心，處理接觸面銹蝕和改進(jìn)潤滑系統(tǒng)，消除潤滑系統(tǒng)卡澀，消除支撐軸承標(biāo)高偏差。（3）控制機(jī)組的負(fù)荷符合規(guī)定，禁止機(jī)組超負(fù)荷運行。（4）如果是由于支撐軸承標(biāo)高的變化導(dǎo)致的軸承不對中，查找影響軸承中心的因素如：軸承座垂直方向的熱膨脹、油膜厚度的影響、基礎(chǔ)框架受熱不均的影響、凝汽器水位和真空的影響。

2.1 葉片斷裂的處理

（1）防止電網(wǎng)周波偏高或偏低，以免引起某些級葉片陷入共振區(qū)。

（2）蒸汽參數(shù)和各段抽汽壓力，真空等超過制造廠規(guī)定的極限值時，應(yīng)限制機(jī)組出力。

（3）汽輪機(jī)內(nèi)部有沖擊聲而且振動加劇時，應(yīng)立即停機(jī)檢查，以免事故擴(kuò)大。

（4）超出力運行的機(jī)組，對葉片隔板的應(yīng)力，隔板撓度等應(yīng)進(jìn)行核算，以便有根據(jù)地訂出超發(fā)安全系數(shù)。

（5）機(jī)組大修中，應(yīng)對通流部分損傷情況進(jìn)行全面的檢查，這是防止運行中發(fā)生葉片損壞事故的主要措施之一。

2.2 防止轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油

應(yīng)改進(jìn)汽缸保溫措施，減少上、下汽缸溫差，防止汽缸和轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲，造成動靜部分摩擦。應(yīng)正確使用排汽缸噴水冷卻裝置，避免冷凝水在排汽溫度很高的情況下驟然噴到葉片上造成葉片斷裂。在檢修時，要仔細(xì)檢查轉(zhuǎn)子的技術(shù)狀況，如發(fā)現(xiàn)隱患，應(yīng)及時處理。應(yīng)重點檢查末級葉片的水蝕情況，對沖刷嚴(yán)重且影響到強(qiáng)度的葉片，應(yīng)采取挖補(bǔ)措施或立即更換。調(diào)換和重裝葉片時，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行檢修質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，注意葉片的倒角，防止應(yīng)力集中，葉片根部的結(jié)合面應(yīng)使配合良好、沒有間隙、封口葉片應(yīng)施以足夠的預(yù)緊力，以保證頻率分散度在規(guī)定的范圍內(nèi)，圍帶、拉金的鉚接和焊接應(yīng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對主汽門的過濾網(wǎng)要仔細(xì)檢查，力求使其保持完整和嚴(yán)密，防止其損壞和異物進(jìn)入汽缸內(nèi)，扣缸前要仔細(xì)檢查葉片之間有無異物，避免在工作中損傷到葉片。

3 結(jié)語

汽輪機(jī)振動的大小，是評價機(jī)組運行可靠性的重要指標(biāo)，嚴(yán)重威脅著機(jī)組的安全穩(wěn)定運行，對于轉(zhuǎn)動機(jī)械來說，振動幅度不超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的屬于正常振動，振幅超過允許標(biāo)準(zhǔn)的振動，我們稱為機(jī)組的異常振動，強(qiáng)烈的振動表明機(jī)組內(nèi)存在各種缺陷，通過對氣輪機(jī)引起減小振動原因和措施結(jié)合汽輪機(jī)相關(guān)參數(shù)的調(diào)整經(jīng)驗，得出一些有價值的方法和結(jié)論：（1）機(jī)組啟機(jī)過程中，應(yīng)該嚴(yán)格監(jiān)視各軸承的振動，當(dāng)發(fā)現(xiàn)機(jī)組內(nèi)有異常的金屬摩擦聲或者振動突增至0.05mm時，應(yīng)該立即打閘汽機(jī)，檢查原因。（2）汽輪機(jī)啟動前，應(yīng)進(jìn)行充分的連續(xù)盤車，一般冷態(tài)啟動盤車4小時以上，熱態(tài)啟動盤車。（3）冷態(tài)滑參數(shù)啟動時，為使各金屬各部件加熱均勻，增大蒸汽容積的熱量，進(jìn)汽壓力應(yīng)適當(dāng)選低一些沖轉(zhuǎn)，溫度應(yīng)有足夠高的過熱度，防止熱沖擊。（4）熱態(tài)滑參數(shù)啟動時，應(yīng)根據(jù)高壓缸的金屬溫度，選擇適當(dāng)?shù)呐c之匹配的主蒸汽溫度，主蒸汽溫度要高與高壓缸內(nèi)壁金屬溫度50℃到100℃之間，過熱度不低于50℃，保證蒸汽通過噴嘴后溫度仍高于高壓缸內(nèi)壁金屬溫度。（5）機(jī)組并網(wǎng)之后，應(yīng)充分暖機(jī)，避免蒸汽流量變化較大，產(chǎn)生熱應(yīng)力，使機(jī)組產(chǎn)生較大振動。（6）機(jī)組在正常運行中，若潤滑油溫度升高，則立即去調(diào)節(jié)溫度至正常范圍，減小振動值。（7）在升降負(fù)荷過程中應(yīng)盡量減小升降負(fù)荷率，避免負(fù)荷突增或突降引起動葉片受力變化過快引起機(jī)組振動值升高。

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