火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行異常振動(dòng)原因分析

李文峰

（中國(guó)機(jī)械設(shè)備工程股份有限公司，北京 100055）

火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行異常振動(dòng)原因分析

李文峰

（中國(guó)機(jī)械設(shè)備工程股份有限公司，北京 100055）

火電廠在正常工作時(shí)需要的電能是非常龐大的，而給其供給這龐大電能的設(shè)備正是汽輪機(jī)。汽輪機(jī)在正常工作時(shí)可以保障火電廠的正常工作，而一旦其出現(xiàn)故障，就會(huì)直接使供電停止，還可能出現(xiàn)一些安全事故。為了避免這些事故的發(fā)生，相關(guān)的技術(shù)人員就需要對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行事故檢查，看其是否有異常振動(dòng)的發(fā)生，再由這些現(xiàn)象判斷汽輪機(jī)的工作狀態(tài)，如果出現(xiàn)異常就可以及時(shí)解決，消除潛在危險(xiǎn)，保障正常供電。

火電廠；汽輪機(jī)；振動(dòng)原因

在汽輪機(jī)工作時(shí)，要想查明其是否出現(xiàn)振動(dòng)異常，就要對(duì)很多方面進(jìn)行盤查，如進(jìn)氣參數(shù)、油質(zhì)的差異和油溫等。這些細(xì)節(jié)檢查起來也是非常復(fù)雜，檢修人員必須要對(duì)各種故障的原因及其振動(dòng)聲音有清晰的了解，以此來辨別到底是出現(xiàn)了什么故障，然后針對(duì)故障出現(xiàn)的原因進(jìn)行補(bǔ)救和搶修，這樣的檢修效率就會(huì)大大提高。一般的檢修都是由振動(dòng)頻率、振動(dòng)相位、振動(dòng)穩(wěn)定性和相鄰軸承相位這四個(gè)方面下手，循序漸進(jìn)，找到問題所在，以下就是對(duì)汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)原因的探討和分析。

1 汽輪機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)概述

一般火電廠里的設(shè)備在發(fā)生故障前都會(huì)有相應(yīng)的信號(hào)提示，儀器設(shè)備要出現(xiàn)問題是有預(yù)警的。設(shè)備在調(diào)試好后，是正常工作的，但在使用中，由于各方面的原因，會(huì)使其由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)向不正常狀態(tài)，這個(gè)過程是動(dòng)態(tài)的。所以需要及時(shí)的通過設(shè)備的振動(dòng)聲音來辨別其是否要發(fā)生故障或是已發(fā)生故障，在多次的工作后總結(jié)故障規(guī)律，對(duì)其進(jìn)行針對(duì)檢修，這樣才能更合理、高效的完成檢修任務(wù)。

由上述過程可以看出，在檢修人員對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行檢測(cè)和檢查時(shí)，首先要明白汽輪機(jī)到底處于什么樣的狀態(tài)，它與正常工作時(shí)的狀態(tài)相比又有什么區(qū)別，通過對(duì)比和排查，要能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，對(duì)汽輪機(jī)的薄弱環(huán)節(jié)要重點(diǎn)檢修。汽輪機(jī)在進(jìn)行狀態(tài)檢修時(shí)，不同于傳統(tǒng)意義上的故障維修和定期維修，它在經(jīng)濟(jì)上可以減少故障維修和定期維修的成本，減少了因檢修產(chǎn)生各種風(fēng)險(xiǎn)。在使用上還可以延長(zhǎng)各種設(shè)備儀器的使用壽命，使發(fā)電的可靠性大大提高。

2 分析火電廠汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)的原因

2.1 轉(zhuǎn)子受熱彎曲變形

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子在工作時(shí)由于熱彎曲導(dǎo)致變形的原因有很多種，但通常情況下都是由于自身產(chǎn)熱太大，且不能很好的將熱量散發(fā)出去，這種熱積累就會(huì)使轉(zhuǎn)子發(fā)生應(yīng)力變形。轉(zhuǎn)子對(duì)于整個(gè)機(jī)組是非常重要的，它一旦出現(xiàn)彎曲變形的情況，轉(zhuǎn)輪機(jī)組的工作就會(huì)發(fā)生異常的振動(dòng)，一旦發(fā)生，就可能對(duì)其造成損害，嚴(yán)重的可能會(huì)留下不可補(bǔ)救的危害。所以只要按照相關(guān)的流程，檢修人員就能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。應(yīng)對(duì)自己崗位有足夠的認(rèn)識(shí)，有責(zé)任感，那么在問題出現(xiàn)時(shí)就能很好的處理，保障火電廠的工作順利進(jìn)行。

2.2 汽流激振現(xiàn)象

出現(xiàn)氣流激振有兩個(gè)比較明顯的信號(hào)，一個(gè)是運(yùn)行參數(shù)對(duì)機(jī)器振動(dòng)的增強(qiáng)有較強(qiáng)的影響，并且這些增大的特征都是突發(fā)性的。二是會(huì)有大量值的低頻分量出現(xiàn)。出現(xiàn)這兩個(gè)特征，大多是不均勻的汽體對(duì)葉片造成沖擊，這就會(huì)導(dǎo)致氣流激振出現(xiàn)。

2.3 摩擦振動(dòng)的原因

辨別摩擦振動(dòng)主要有三個(gè)特征，一是發(fā)生摩擦的時(shí)候，會(huì)影響振動(dòng)的波動(dòng)特性，也就是幅值和相位，并且波動(dòng)的持續(xù)時(shí)間也比較長(zhǎng)。二是轉(zhuǎn)子由于受熱發(fā)生彎曲，產(chǎn)生不平衡力，對(duì)振動(dòng)信號(hào)造成一些影響，不過主頻還是沒變。三是在進(jìn)行降速快要接近臨界狀態(tài)時(shí)，其產(chǎn)生的振動(dòng)要比提升速度大得多。

2.4 設(shè)備中的油膜發(fā)生震蕩

汽輪機(jī)的工作狀態(tài)受轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的影響很大，在大功率的情況下工作，會(huì)使汽輪機(jī)非常的不穩(wěn)定，從而對(duì)其造成損害。最好是使轉(zhuǎn)子繞著軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣它的重心就不會(huì)偏移，運(yùn)轉(zhuǎn)起來也很穩(wěn)定。除了這個(gè)還必須要讓轉(zhuǎn)子繞著平衡點(diǎn)渦動(dòng)，這樣就能極大的減少出現(xiàn)油膜振動(dòng)的概率，能夠使汽輪機(jī)正常的工作。

3 解決火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的具體方法分析

3.1 解決轉(zhuǎn)子熱彎曲的措施分析

在進(jìn)行設(shè)備裝配時(shí)，一定要保證各個(gè)部件的正確銜接，使用鋼絲找中心法可以對(duì)軸線進(jìn)行校準(zhǔn)，保證安裝的正確性。進(jìn)行基礎(chǔ)安裝時(shí)，一定要將預(yù)埋件設(shè)置在縱向中心線的前后，再對(duì)可調(diào)整螺絲進(jìn)行安裝，便于放置鋼絲架子。再順著縱向中心線的方向，找到適合懸掛鋼絲的地方。做完這些再對(duì)各個(gè)中心點(diǎn)進(jìn)行找正，在測(cè)量鋼絲離洼窩中心兩側(cè)的距離時(shí)，要使用鋼皮尺，這樣比較精確。對(duì)準(zhǔn)軸承座，仔細(xì)調(diào)節(jié)，使兩側(cè)的長(zhǎng)度能夠相同，人為可控的誤差不能超過 0.05mm。在進(jìn)行復(fù)測(cè)時(shí)，要用到水平儀，它可以進(jìn)行橫向的找平。要把水平儀放到軸瓦洼窩結(jié)合面上，用斜墊鐵對(duì)其在豎向高度上進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，要滿足現(xiàn)場(chǎng)的高低情況，還有軸承座的橫向水平也要滿足要求。在第三次找正修改時(shí)，要將整個(gè)汽輪機(jī)組排查一遍，需要找正的地方都更改過來。只有軸承安裝好了，其工作才能有條不紊的進(jìn)行，不然就會(huì)出現(xiàn)受力不均勻的情況，發(fā)生異常振動(dòng)，這樣不僅影響儀器設(shè)備的使用，還對(duì)火電廠的發(fā)電有影響。

3.2 汽輪機(jī)組汽流激振

在對(duì)汽輪機(jī)組進(jìn)行汽流激振故障分析時(shí)，不僅要消耗大量時(shí)間去記錄機(jī)組的振動(dòng)數(shù)據(jù)，還要將其滿負(fù)荷狀態(tài)下的數(shù)據(jù)繪制成相關(guān)曲線，通過觀察數(shù)據(jù)和曲線的走勢(shì)，來分析汽輪機(jī)的故障情況。調(diào)整負(fù)荷的速率，緩慢增加給水量，將得到的數(shù)據(jù)繪制成曲線觀察。汽輪機(jī)的負(fù)荷變化后，高壓調(diào)速汽門的一些性質(zhì)也會(huì)隨之發(fā)生改變，而這些改變可以抵消氣流激振帶來的負(fù)面影響，使汽輪機(jī)正常工作。收集汽輪機(jī)在汽流激振中各種工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)，仔細(xì)分析對(duì)比，采用合理的措施來規(guī)避汽流激振的負(fù)面效應(yīng)，保障火電廠設(shè)備能安全的工作。

3.3 分析解決摩擦振動(dòng)問題的措施

摩擦振動(dòng)很難消除，因?yàn)樗械脑O(shè)備儀器在工作時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生摩擦，有摩擦就會(huì)形成摩擦力，這是無法根除的。在例行檢查汽輪機(jī)時(shí)，針對(duì)內(nèi)部的各個(gè)組件進(jìn)行檢查，觀察部件之間是否存在摩擦，要是有，確定是動(dòng)摩擦還是靜摩擦，這些都要分析清楚。除了檢查機(jī)組內(nèi)部的部件，還要注意其在工作時(shí)，是否有摩擦聲傳出，聲音在超過一定范圍時(shí)，需要對(duì)其檢修。振動(dòng)的頻率也要符合規(guī)定。如果有較大的異常噪聲傳出，那么相關(guān)的工作人員就要對(duì)其進(jìn)行檢核，有故障的局部部件也要進(jìn)行更換，以免影響其他的零部件。

3.4 解決油膜振動(dòng)的措施分析

在汽輪機(jī)發(fā)生油膜振動(dòng)時(shí)，當(dāng)前流行的解決方法主要有以下五種。第一種，增加軸瓦比壓，有效控制油膜發(fā)生的振動(dòng)。第二種，縮小軸瓦頂部的間隙，將上軸瓦的軸承合金寬度增加，這樣能有效減少振動(dòng)頻率。第三種，將軸瓦和軸頸之間的接觸角度減少，當(dāng)減少到一定范圍后，其振動(dòng)就會(huì)減少。第四種，在機(jī)組中添加合適的潤(rùn)滑油是非常有必要的，潤(rùn)滑油要選擇動(dòng)力粘度小的，這樣使用起來對(duì)機(jī)組的正面效益最大，可以極大的促進(jìn)機(jī)組的工作效率，還不會(huì)有負(fù)面影響。第五種，利用平衡力原理，把設(shè)備中存在的不平衡力降到最低，當(dāng)其相互平衡后，就不會(huì)發(fā)生加大位移，進(jìn)而出現(xiàn)振動(dòng)的概率降低。

3.5 利用傳感器進(jìn)行有效的保護(hù)

在汽輪機(jī)內(nèi)部有相關(guān)的監(jiān)視和保護(hù)系統(tǒng)，這些都是為了監(jiān)控汽輪機(jī)的工作狀態(tài)而設(shè)置的，一旦有故障發(fā)生，相關(guān)的信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)就產(chǎn)生作用，可以使汽輪機(jī)更加安全的運(yùn)行。雖然目前機(jī)組內(nèi)都安裝有各種監(jiān)視和保護(hù)的措施，但對(duì)振動(dòng)破壞的保護(hù)還不是很完善。應(yīng)該在機(jī)組內(nèi)部設(shè)置振動(dòng)保護(hù)裝置，在其接近極限時(shí)啟動(dòng)，發(fā)出特殊的信號(hào)傳給電路保護(hù)裝置，使其緊急停止工作，則相關(guān)人員對(duì)其檢測(cè)修復(fù)后，再開始工作。

4 對(duì)汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障原因查詢的幾點(diǎn)建議

4.1 原因分析應(yīng)該注意的問題

發(fā)生異常振動(dòng)的原因很多，但比較重要的就是振動(dòng)頻率和相位的聯(lián)系，分析清楚這兩者就能找到異常振動(dòng)的大致方向。在轉(zhuǎn)子工作時(shí)，要保證其能穩(wěn)定輸出，就要使其質(zhì)量平衡，還要檢測(cè)在其工作時(shí)是否和周圍部件有摩擦發(fā)生，對(duì)其進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)，多維度的分析，按照流程查除故障，保障工作正常。

4.2 排除故障應(yīng)該注意的問題

汽輪機(jī)發(fā)生的故障，大多是振動(dòng)異常，在對(duì)其進(jìn)行故障修復(fù)時(shí)，首先就要對(duì)其故障原因和特征進(jìn)行分析，通過翻閱維修記錄，排查故障點(diǎn)，檢修零部件，掌握機(jī)組的工作狀況，確定是否需要更換新部件。其次，汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因是復(fù)雜的，在沒有準(zhǔn)確定位故障位置時(shí)，不要急于拆解機(jī)組。先讓維修人員憑長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)來判斷一下，把理論分析與經(jīng)驗(yàn)積累結(jié)合進(jìn)來，以制定汽輪機(jī)故障排除的最佳方案，提高機(jī)組的維護(hù)效果。

5 結(jié)語

火電廠在工作時(shí)，難免發(fā)生故障，只要搞清楚故障的來龍去脈，就能做出具有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)方案。當(dāng)然，在操作過程中，相關(guān)的檢修人員需要具備專業(yè)的技術(shù)知識(shí)，對(duì)各種故障的特征非常了解，能夠準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)也是非常重要的。當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人們也越來越離不開電，火電廠的工作也越來越重要，提高從業(yè)人員的個(gè)人能力，加強(qiáng)崗位責(zé)任意識(shí)，不僅為了保障火電廠工作順利進(jìn)行，也是保障人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾蛩亍?/p>

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