火電廠汽輪機振動故障探討

摘 要：火力發(fā)電廠數(shù)量占我國總發(fā)電廠數(shù)量的70%左右?；鹆Πl(fā)電廠中經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)動機械的摩擦振動。雖然在多年以來人們長期堅持火電廠汽輪機的振動研究，但卻收效甚微，因此，文章將圍繞火電廠汽輪機的振動故障方面進(jìn)行探討，并提出一些改善措施。

關(guān)鍵詞：火電廠；汽輪機；振動故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.137

1 研究背景

蒸汽是汽輪機的動力來源，其通過蒸汽機的熱能能夠獲得機械能，而支持機械運動。高效是人們廣泛使用汽輪機的主要原因，與其它相等同的機器相比其所帶來的單機功率更高，運行過程更加平穩(wěn)。但是由于在設(shè)備中存在著噴嘴和葉片等部件，因而其又具有較強的消耗性，在一定程度上造成損失是無法避免的，但是若找不到合理的解決方法，最終會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障而影響正常工作。

2 關(guān)于振動故障在火電廠汽輪機中形成的原因

（1）火電廠汽輪機的振動。物體與相應(yīng)平衡的位置相偏離后，相應(yīng)的反復(fù)性連續(xù)運動的形式也會在相應(yīng)位能和動能的基礎(chǔ)上出現(xiàn)，這就是我們常說的振動。在沖擊力次數(shù)的影響下，我們將振動分為自激振動和強迫振動這兩種形式，前者所形成的振動是在遭受一次沖擊力以后形成的，后者振動是受到周期性力變化產(chǎn)生的。

我們通常根據(jù)頻率、振幅、方向和相位等四個方面來描述振動。在日常汽輪機的工作中振動大小即是振幅，常用兩種形式表示，一種是單向，一種是雙向。在火電廠汽輪機的振動中，相對轉(zhuǎn)子和信號最大值的某點相對位置便是相位。汽輪機在每一秒鐘的振動出現(xiàn)的次數(shù)即為頻率。我們通常將方向分為三個，分別是軸向、縱向和橫向。強迫振動的激振力和振幅大小成正相關(guān)，振動頻率與激振力的頻率相等；振動的相位和激振力的相位相關(guān)。通常情況下，機組的振動在所難免，但振幅在可控值域內(nèi)，就是安全的。如果因為軸承支撐的剛度不夠引起振動擴大的現(xiàn)象，本來合格的振動就會變成不合格的振動。

（2）振動給火電廠汽輪機帶來的危害。振動是衡量整個火電廠機組安全、汽輪發(fā)電機組的檢修質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)運行的重要指標(biāo)。整個機組的經(jīng)濟(jì)運行會因為汽輪機運行振動過大而遭受損害，在運行的過程中，汽輪機的振動較大，對各部件起連接作用的零件也會發(fā)生松動、脫落，難以保證機組的安全運行；過大的振動，加大動靜部件和支撐零件的摩擦力度，加劇電刷和滑環(huán)的磨損，靜子槽楔會因此而松動，磨損絕緣，嚴(yán)重的損耗了汽輪機機體。振動給產(chǎn)生動靜的部分摩擦，轉(zhuǎn)子彎曲。

3 防止故障的措施

（1）排除摩擦振動故障的出現(xiàn)。摩擦振動的振動信號會因為轉(zhuǎn)子熱運動而產(chǎn)生新的平衡力，但卻依然維持了工頻為主頻的振動信號頻率，限制了倍頻、高頻和分頻的產(chǎn)生，并伴隨著嚴(yán)重的“削頂”現(xiàn)象，自然會嚴(yán)重的損害汽輪機機體；同時波動持續(xù)的時間會因為受到摩擦的影響而被延長，急劇的增大了相應(yīng)的振幅，使得汽輪機受到了嚴(yán)重的損害；此外，振動摩擦?xí)嵘鄳?yīng)的臨界速度，也會損害汽輪機機體。當(dāng)產(chǎn)生嚴(yán)重摩擦的時候，振幅大小和相位具有波動性，波動的持續(xù)時間不定，摩擦非常嚴(yán)重時候，振幅的幅值和相位就不會再波動，振幅呈急劇上升的態(tài)勢。就轉(zhuǎn)子而言，摩擦?xí)饻u動或者抖動現(xiàn)象，實質(zhì)上是對轉(zhuǎn)子的影響，轉(zhuǎn)子會發(fā)生熱彎曲。動靜摩擦過程中，圓周上各點摩擦的程度不同引起轉(zhuǎn)子截面溫度不均，加劇轉(zhuǎn)子的熱彎曲。就摩擦振動而言，在汽輪機的整個運行過程中都會有振動摩擦出現(xiàn)，這是無法避免的現(xiàn)象，因此，我們只能盡可能的減小摩擦產(chǎn)生的振動影響，而不是去研究如何消滅它。

（2）氣流振動的防止。在振動故障出現(xiàn)的多種原因中，最主要的原因之一便是氣流振動的形成。根據(jù)筆者自身經(jīng)驗的總結(jié)，較大量值的低頻分量會在汽輪機氣流激振的情況下出現(xiàn)；相關(guān)運行參數(shù)也會對汽輪機的振動造成影響，不斷增加的振動幅度，增大了負(fù)荷，因而會造成汽輪機的損失。

我們?yōu)榱藢饬饕鸬恼駝佑绊懪懦?，重新調(diào)整了在不同負(fù)荷的情況下，汽輪機高壓進(jìn)汽門的特性，以便能夠更好的將氣流激振的現(xiàn)象消除掉。針對機組氣流激振產(chǎn)生的原因及特性，分析氣流故障需要觀察和記錄機組每次振動的參數(shù)，連同機組負(fù)荷狀態(tài)下數(shù)據(jù)制定出成組曲線，觀察曲線范圍和變化的趨勢。簡單講在汽輪機正常的運行中，應(yīng)當(dāng)采取減少負(fù)荷汽壓的變化及盡量規(guī)避氣流激振負(fù)荷的方式來降低火力發(fā)電廠汽輪機振動故障的發(fā)生率。

（3）轉(zhuǎn)子熱變形的改善措施。轉(zhuǎn)子熱變形引起的振動與汽輪機振幅的增加有關(guān)，而引發(fā)轉(zhuǎn)子熱變形的主要原因是轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)的變化。機組在冷態(tài)帶負(fù)荷階段，轉(zhuǎn)子的溫度升高，釋放的材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力會引發(fā)轉(zhuǎn)子熱變形，倍頻振動增大，相位也產(chǎn)生相應(yīng)的變化。當(dāng)轉(zhuǎn)子接地的問題在火電廠中出現(xiàn)時，我們能夠發(fā)現(xiàn)顯著變形的情況發(fā)生在轉(zhuǎn)子端部的線圈上，汽端的端部線圈的變形也較為嚴(yán)重，影響了汽輪機的正常工作。因而需要將護(hù)環(huán)下絕緣中的滑移層工藝加強，通常是將一層聚四氯乙烯的滑移材料覆蓋在轉(zhuǎn)子的表面，以便盡可能的將自由伸縮的阻力在線匝熱膨脹的情況下減少。存在于護(hù)環(huán)下的工藝推撥角度也應(yīng)當(dāng)減少，所選擇的線匝銅線必須有一定的銀含量，其目的是為了將繞組線匝導(dǎo)線中的抗蠕變性能和屈服強度提高。在負(fù)荷的升降和機組的調(diào)峰工作中速度控制非常重要，不能太快。

4 總結(jié)

振動故障會嚴(yán)重影響火力發(fā)電廠機組的正常運行。通過分析發(fā)電廠汽輪機振動故障產(chǎn)生的原因及排除方式，給出相應(yīng)的改善措施。振動故障是在正常運行的情況下難以避免的事情，我們只有通過有效的措施減少振動故障出現(xiàn)，降低火力發(fā)電廠振動故障的發(fā)生率。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊雙全.火電廠汽輪機振動故障探討[J].廣東科技，2014（22）：96+131.

[2]趙華.火電廠汽輪機異常振動故障排查技術(shù)分析[J].黑龍江科技信息，2015（24）：39-40.

[3]殷富倫.淺談火電廠汽輪機異常振動原因及處理措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（27）：163.

[4]盧旭東.火電廠汽輪機異常振動故障排查技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012（12）：74.

[5]張彩霞.關(guān)于火電廠汽輪機異常振動的情況分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013（28）：75.