火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動監(jiān)視系統(tǒng)探索

金鑫

摘 要： 在火力發(fā)電廠中汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對于企業(yè)的安全生產(chǎn)至關(guān)重要，而汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子振動幅度是汽輪機(jī)安全運(yùn)行的重要參數(shù)之一，對于火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動監(jiān)視系統(tǒng)的系統(tǒng)組成，汽輪機(jī)振動監(jiān)視系統(tǒng)的工作原理以及系統(tǒng)的主要功能，汽輪機(jī)振動監(jiān)視系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用，在應(yīng)用過程中需要注意的問題等進(jìn)行了系統(tǒng)的論述，為火力發(fā)電廠汽輪機(jī)的使用提供了有力的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠 汽輪機(jī) 振動 監(jiān)視系統(tǒng)

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）05-0300-01

引言

火力發(fā)電廠汽輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中， 一般都會產(chǎn)生振動的問題， 但是振動幅度過大會對機(jī)組本身產(chǎn)生很大的影響，會對機(jī)組造成一定程度的損壞，嚴(yán)重的還會導(dǎo)致人員傷亡的后果。為了保證火力發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)安全與經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行， 需要對軸承上的振動情況進(jìn)行監(jiān)測，軸承的振動強(qiáng)度以及幅值都是反映機(jī)組是否安全的重要參數(shù)。對于汽輪機(jī)振動的幅值監(jiān)測的過程中如果超過一定的閾值， 監(jiān)測系統(tǒng)能夠發(fā)出報(bào)警信號通知檢修人員進(jìn)行停車檢修。對于某火力發(fā)電廠所使用的汽輪機(jī)振動監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行了研究分析，該汽輪機(jī)振動監(jiān)測系統(tǒng)包括軟硬件兩大部分。硬件部分包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集裝置、傳感器、監(jiān)視器等；軟件部分主要是顯示以及數(shù)據(jù)處理兩部分。汽輪機(jī)振動測量模塊是本監(jiān)視系統(tǒng)的核心組成部分，該振動測量模塊的精度直接決定了振動監(jiān)視系統(tǒng)的可靠性。

一、振動監(jiān)視系統(tǒng)組成

汽輪機(jī)的振動監(jiān)測裝置主要包括振動測量裝置與顯示儀表， 振動測量裝置主要由振動傳感器、線纜以及支架等部分組成；監(jiān)視儀表包括電源、測量模塊以及機(jī)柜和軟件等部分。汽輪機(jī)的振動測試點(diǎn)是監(jiān)視系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初就已經(jīng)確定了的。

二、振動監(jiān)視系統(tǒng)工作原理

轉(zhuǎn)子的運(yùn)動狀態(tài)主要是通過相對振動來反映的，利用渦流原理來進(jìn)行振動的測量，通過軸振動模塊可以將轉(zhuǎn)子相對于軸承的振動幅值計(jì)算出來，并且計(jì)算出來的數(shù)值可以通過傳感器上的輸出緩沖器前置器輸出到PC上，利用所帶的組態(tài)軟件對其進(jìn)行分析。然后結(jié)合振動的過程，將兩個方向的振動進(jìn)行合成就能夠得到軸心的振動軌跡。一般將渦流探頭安裝到軸承的殼子上來對轉(zhuǎn)子的振動進(jìn)行測量，在這種情況下軸承與測量探頭變?yōu)榱艘惑w，因而得到的結(jié)果是轉(zhuǎn)子關(guān)于軸承殼的相對振動。軸承的振動水平方向與豎直方向并不相關(guān)， 因而在測量的過程中需要分別對水平方向與豎直方向利用軸承進(jìn)行測量。利用傳感器端部與轉(zhuǎn)子表面間隙變化來在板件上輸出交流信號， 然后板件計(jì)算出間隙的變化情況。振動模塊測量裝置上有相應(yīng)的模擬通道的輸出，在通常情況下，只有汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速超過300轉(zhuǎn)每秒的時候，振動測量的數(shù)值才是有效的。汽輪機(jī)軸承振動的測量范圍為0到400微米；將預(yù)警的數(shù)值設(shè)置為130微米，將停車的數(shù)值設(shè)置為250微米。

三、振動監(jiān)視系統(tǒng)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用

在將汽輪機(jī)振動監(jiān)視系統(tǒng)安裝的過程中，應(yīng)該將監(jiān)視探頭牢固的安裝到汽輪機(jī)的軸承殼上，將零點(diǎn)設(shè)置在前置電壓器的-10V處。而對于軸承絕對振動值的測量需要直接將探頭安裝到軸承蓋上， 并不需要設(shè)置零點(diǎn)電壓。在安裝的過程中需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的流程規(guī)范進(jìn)行安裝， 并且對于間隙以及零點(diǎn)電壓值進(jìn)行設(shè)定：對于1號軸承，將橫向的輸出電壓設(shè)置為-10V，將Y向的輸出電壓設(shè)置為-10V；其他2號到8號軸承同樣設(shè)置。

一般將軸承振動的幅值作為振動測試的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。汽輪機(jī)的報(bào)警數(shù)值與停機(jī)數(shù)值一般設(shè)置為120微米與250微米。對于1號的軸承進(jìn)行了振動監(jiān)測系統(tǒng)的安裝，并且實(shí)現(xiàn)了正常的運(yùn)作，在使用的過程中較好的發(fā)揮了監(jiān)測預(yù)警的作用。該機(jī)組的汽輪機(jī)在運(yùn)行的過程中達(dá)到了將近3000轉(zhuǎn)的數(shù)值，在這種情況下4號軸承的振動幅值達(dá)到257微米，機(jī)組在達(dá)到預(yù)警值后停車，在機(jī)組進(jìn)行重啟的過程中振動的瞬時數(shù)值達(dá)到該參數(shù)之后都會實(shí)現(xiàn)跳閘。但是在超過3000轉(zhuǎn)數(shù)值以后，在機(jī)組穩(wěn)定之后振動偏差反而會降下來。因而在汽輪機(jī)組進(jìn)行啟動的過程中需要對該過程進(jìn)行提前控制，保證機(jī)組能夠正常運(yùn)作。然后在機(jī)組停機(jī)之后對停機(jī)的原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析：在調(diào)查的過程中發(fā)現(xiàn)傳感器沒有問題，沒有虛假信號的存在；監(jiān)測系統(tǒng)的線路也不存在故障；也沒有發(fā)現(xiàn)軸承瓦摩擦的問題。最后經(jīng)過分析得到的原因如下： 在汽輪機(jī)啟動的過程中，氣缸的溫度越高， 那么相應(yīng)的振動幅值越大。并且在暖機(jī)工作的過程中再熱溫度變化較大，進(jìn)而會導(dǎo)致沖轉(zhuǎn)時的壓力過大，但是調(diào)節(jié)溫度的裝置往往會在所規(guī)定的溫度范圍之內(nèi)就開始運(yùn)作，進(jìn)而會導(dǎo)致暖機(jī)時間不足，并網(wǎng)之后帶初始負(fù)荷的過程中就需要對其進(jìn)行暖機(jī)，但是還是沒有達(dá)到暖機(jī)的時間要求， 另外操作的時間也會對暖機(jī)的時間造成一定程度的影響。

四、振動監(jiān)視系統(tǒng)的使用與維護(hù)

通過上述分析可以知道，在汽輪機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行的過程中出現(xiàn)了各種各樣的問題，因而在汽輪機(jī)振動裝置使用的過程中應(yīng)該注意以下問題：

1.汽輪機(jī)的振動異?，F(xiàn)象

在振動預(yù)警設(shè)置的過程中需要預(yù)先設(shè)定啟動時的振動過大情況，任何一個軸承的振動超過120微米的情況下進(jìn)行報(bào)警，如果振動的幅值超過了250微米，汽輪機(jī)就會自動停車，然后利用輔助的裝置進(jìn)行振動的測試來發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。

2.汽機(jī)振動大的主要原因

在軸承的潤滑油溫度出現(xiàn)異常的情況下，如果溫度過低會導(dǎo)致油膜的損壞，在啟動過程中容易造成的共振，汽輪機(jī)會出現(xiàn)相應(yīng)的摩擦，葉片斷裂以及汽輪機(jī)內(nèi)部的部件脫落，都會造成碰撞導(dǎo)致振動幅度過大，汽輪機(jī)在進(jìn)水以及蒸汽溫度過低的情況，發(fā)電機(jī)的線路損壞或者是葉片損壞，以及靜子電流不平衡的情況，轉(zhuǎn)子的閘間的短路，轉(zhuǎn)子的通風(fēng)系統(tǒng)的堵塞；推力軸承以及徑向的軸承的損壞；由于氣缸的膨脹所造成的中心的位移，汽輪機(jī)的軸的彎曲，以及汽水的振動等都會造成軸承振動幅度的增大。

3.汽機(jī)振動大的處理

在正常運(yùn)行的過程中如果轉(zhuǎn)子的振動幅度增大， 一般可以將汽輪機(jī)的負(fù)荷降低來降低軸承的振動幅度，然后查找造成軸承振動幅度增大的原因，接著解決問題，然后再重新將軸承的負(fù)荷逐漸增加， 在將汽輪機(jī)的負(fù)荷逐漸增加的過程中要注意軸承振動的觀測數(shù)值，如果在這個過程中軸承振動的幅度又開始增加的話就需要停止汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷的增加；并且注意汽輪機(jī)的差脹、軸位移以及軸承振動數(shù)值的變化趨勢，也就是在發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)異常的情況下必須要及時的發(fā)現(xiàn)原因并解決問題，對于汽輪發(fā)電機(jī)的內(nèi)部以及軸承的響動進(jìn)行傾聽如果出現(xiàn)異常的響動就需要根據(jù)情況進(jìn)行降低負(fù)荷或者是停車檢查，避免進(jìn)一步出現(xiàn)更加危險(xiǎn)的狀況；對于潤滑油的油溫進(jìn)行檢查，以及軸承瓦的溫度進(jìn)行檢查，檢查回油的溫度是否正常， 如果不正常就需要采取措施將其調(diào)整正常；檢查汽輪機(jī)的上下缸的溫差是否處于一個正常的水平，并且按照汽輪機(jī)進(jìn)水的措施進(jìn)行相應(yīng)的處理，如果汽輪機(jī)機(jī)組中的任意一組的軸承振動的幅值超過額定的數(shù)值，那么汽輪機(jī)都會及時的進(jìn)行停車，否則就需要通過手動的方式來進(jìn)行停車處理。如果是由于順序閥所造成的軸承的振動問題， 就需要將其切換為單閥運(yùn)行的方式，降低汽輪機(jī)的無功參數(shù)也可以在一定程度上降低汽輪機(jī)的振動。

五、結(jié)語

對于具有轉(zhuǎn)子的汽輪機(jī)來講，標(biāo)志汽輪機(jī)是否能夠安全穩(wěn)定的工作的參數(shù)中，轉(zhuǎn)子的徑向的振幅是一個很關(guān)鍵的參數(shù)，在很多的機(jī)械故障中，很多問題如轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的不平衡問題以及摩擦問題等都可以利用轉(zhuǎn)子的振動來進(jìn)行測量。軸承的振動參數(shù)越來越成為機(jī)械故障診斷的一個重要的參數(shù)，對于綜合性的故障診斷以及汽輪機(jī)的安全運(yùn)行都是不可缺少的一部分。作為發(fā)電廠應(yīng)該將對于轉(zhuǎn)子的振動測量重視起來， 切實(shí)做到機(jī)組運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。

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