淺談熱電廠汽輪機振動故障排查分析

徐玥

摘 要：汽輪機作為熱電廠運行過程中的重要設備之一，其肩負著發(fā)電任務。由于汽輪機一般都處于長時間運轉，從而很容易造成重要零部件磨損，一旦汽輪機運行出現故障將會直接對電廠運行系統(tǒng)造成一定的不利影響，便會引起機組振動，甚至會影響汽輪機的正常運行。振動是汽輪機常見故障，造成汽輪機振動的原因較多也相對比較復雜。為確保機組的安全、可靠運行，必須針對振動產生的原因采取相應的對策予以解決。基于此，該文首先對汽輪機進行概述，并在此基礎上提出熱電廠汽輪機振動原因分析及處理對策。

關鍵詞：熱電廠 汽輪機 振動故障 排查

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（b）-0080-02

現階段，我國新建的熱電廠大部分都是調整抽氣式汽輪機為主。因此，汽輪機的運行穩(wěn)定狀態(tài)對電廠安全而言具有十分重要的影響。經過實踐分析可知，影響汽輪機穩(wěn)定運行的因素有很多，且這些不定因素的存在將會對汽輪機的正常運行造成一定的干擾。一旦電廠汽輪機運行過程中出現故障，將會直接影響發(fā)電系統(tǒng)的正常工作，進而影響人們的生產和生活。另外，電力系統(tǒng)對我國社會經濟發(fā)展等具有十分重要的影響，不穩(wěn)定故障因素的存在將會對社會各行各業(yè)的正常運轉造成影響，進而影響社會經濟健康發(fā)展。因此，熱電廠應當加大重視力度，采取一定的措施切實保證汽輪機的穩(wěn)定運轉。該文將對幾種常見的汽輪機故障進行分析，并結合實際工作經驗提出相應的解決措施。

1 概述

汽輪機組的振動是機組運行必須要監(jiān)測的一個非常重要的參數，因為當機組振動超過規(guī)定的范圍時，將會引起設備的損壞，甚至造成嚴重后果：（1）使轉動部件損壞。當機組振動過大時，會使葉片、圍帶、葉輪等各部件的應力增加，從而產生很大的交變應力，導致疲勞而損壞；（2）使機組動、靜部分發(fā)生磨損；（3）使各鏈接部件松動；（4）直接造成運行事故。當機組振動過大，同時又發(fā)生在高壓缸端側時，有可能危及保安器誤動作而發(fā)生停機事故。因此，機組運行中要嚴格檢測其振動值。

近幾年來，大慶油田宏偉熱電廠機組頻繁出現振動大引起的停機事件，這就使得我們不得不引起對汽輪機組振動故障的重視。

2 淺析熱電廠常見振動故障

2.1 軸承的軸向振動

在測量機組振動過程中，常發(fā)現軸承的軸向振動過大，其振動頻繁與轉速相同。引起軸承軸向振動過大的原因有如下幾點：（1）彎曲的轉子在旋轉時，軸頸產生偏轉，軸頸在軸瓦內的油膜承力中心沿軸向隨轉速發(fā)生周期性變化，從而引起軸承座的軸向振動。（2）軸瓦受力中心跟軸承座幾何中心不重合。（3）軸承座不穩(wěn)固。撓曲的轉子在旋轉時，將力圖使軸瓦及軸承座作相應的偏轉，但軸承無法追隨軸頸的偏轉只能形成軸向振動。軸向振動的幅值同轉子的撓曲程度成正比，而各軸承振動的相位則取決于轉子撓曲彈性線的形狀。在一階臨界轉速附近轉子2個軸承的軸向振動相位相反。而在二階臨界轉速附近轉子2個軸承的軸向振動相位則相同。

2.2 汽流激振

一般情況下，汽輪機組中的高中壓轉子是發(fā)生汽流激振的主要部件。其原因是汽輪機內流中的蒸汽會發(fā)生一定程度的膨脹，這樣一來，一方面會使高中壓轉子產生切向力轉矩，另一方面還會產生一個從高壓端到低壓端的軸向力，在這2種外力作用下高中壓轉子的葉片會在不均勻汽流的沖擊作用下使汽輪機轉子發(fā)生汽流激振這一故障。

2.3 轉子熱彎曲

所謂的汽輪機轉子就是指汽輪機組中能夠轉動的部分，同時轉子承擔著汽輪機能量轉化的重要任務，而轉子熱彎曲故障的產生與轉子本身工作溫度以及蒸汽的參數設定值有一定的關系。目前，轉子熱彎曲故障多在汽輪機組冷態(tài)起機定速帶負荷運行中發(fā)生，這是因為在這種工作條件下，轉子工作溫度較高，同時葉片、葉輪和主軸在高速旋轉下，會受到較大的離心應力，進而容易發(fā)生彎曲形變，如果轉子發(fā)生熱彎曲故障后仍不采取措施，那么還將會導致摩擦振動等其他故障的產生，影響電廠發(fā)電機組運行安全。

2.4 摩擦振動

在長時間運行狀態(tài)下，汽輪機轉動部分如葉柵、葉輪主軸等會在外力和高溫條件等作用下產生一定的熱彎曲故障，進而對轉動部分原來的穩(wěn)定狀態(tài)造成一定的破壞，最終產生摩擦振動故障。在這種情況下，汽輪機振動信號仍保持在工頻狀態(tài)，但是在轉子以及其他因素的作用下會經常發(fā)生分頻、倍頻以及高頻分量的現象，甚至有時還會有波形削頂這一異?，F象的發(fā)生。另外，汽輪機轉子產生摩擦振動故障情況下，其振動頻率和幅值存在波動的基本特征，一旦這種故障存在時間過長，那么將會導致渦動現象的發(fā)生。

3 分析熱電廠汽輪機振動故障排查維修措施

3.1 修改軸承蓋振動保護動作邏輯分析

宏偉熱電廠3臺汽輪機組都設有軸承蓋振動檢測信號，信號經TSI檢測柜，按“或”邏輯執(zhí)行保護動作，只要有一個信號越限，即發(fā)生停機動作。這樣，在運行中極易發(fā)生由于單一信號誤動造成機組停運的事故，給電廠的安全和經濟造成巨大損失。為避免此類事故的發(fā)生，特提出將原邏輯關系改進，提高機組蓋振動保護的安全可靠性。

3.2 保護回路校驗分析

探頭校驗完畢后，回裝時要注意安裝牢固，接線端子處用膠帶纏緊，做好絕緣措施，防止接點處粘連出現短路現象；并要對信號電纜進行絕緣測試，保證信號傳輸的準確性，對TSI柜內接線進行規(guī)整。

3.3 油膜振蕩排查措施分析

通過以上對油膜振蕩發(fā)生原理分析可知，如何提高軸承和轉子工作穩(wěn)定性和安全性是故障處理的關鍵，而為了達到這一目的必須要減小二者相互之間的摩擦作用，這可以通過使用壓力和濕度都是以潤滑油來實現，同時還應當減少潤滑動力的粘度值，以避免油膜承載力過大。在故障處理過程中切不可使?jié)櫥偷恼扯冗^大，以免影響油分布的均勻性，導致相互之間的摩擦力增加。另外，油膜振蕩故障還可以用減小軸瓦頂部間隙、增加上軸瓦軸承合金寬度、縮減軸頸和軸瓦接觸角等多種方式來進行解決。

3.4 汽流激振排查措施分析

通過對氣流激振故障產生原理分析可知，在進行該故障排查解決的過程中，首先應當對汽輪機轉子的穩(wěn)定平衡狀態(tài)進行檢查分析，查看轉子質量中心是否和旋轉中心處于相同的運行狀態(tài)。另外，電廠技術人員在平常檢查過程中應當對汽輪機組轉子的振動運行數據進行詳細記錄，并與機組滿負荷狀態(tài)下的振動數據進行整合分析，制定轉子的振動曲線圖，通過對曲線的觀察和分析，可以判定轉子運行的狀態(tài)。

3.5 轉子熱彎曲故障排查措施

由于汽輪機轉子工作區(qū)域在蒸汽區(qū)，因此熱彎曲故障的發(fā)生較為常見，因此設計人員在進行設計的過程中應當使用耐腐蝕性強、耐高溫的材料作為機組轉子的制作材料。另外，如果汽輪機轉子發(fā)生了熱彎曲故障，技術人員應當立即將故障轉子取下進行更換，以徹底解決機組振動故障問題。

3.6 摩擦振動故障排查措施分析

通常情況下，汽輪機轉子運行的環(huán)境比較復雜，它在運行過程中不僅會受到高速旋轉和氣流沖擊作用力，同時高溫、潮濕以及高壓的工作環(huán)境會對轉子造成一定的破壞，影響機組轉子的安全穩(wěn)定運行。因此，火電廠應當對轉子日常的保養(yǎng)和檢查工作給予高度的重視，一旦檢查過程中發(fā)現故障，維修技術人員應當立即采取解決措施，對產生摩擦振動的部件進行必要維修，而如果機組部件維修價值不高應當進行更換，以消除摩擦振動對汽輪機運行造成的不利影響。

4 結語

綜上所述，汽輪機作為熱電廠發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，對電廠安全穩(wěn)定運行具有十分重要的影響作用。但是汽輪機運行穩(wěn)定性會受到諸多因素的影響，尤其是振動故障問題的發(fā)生將會嚴重影響發(fā)電機組的正常運行，因此，熱電廠應當對汽輪機振動故障排查工作的進行給予高度的重視，特別是對一些常見的振動故障應當進行詳細分析，并制定相應的解決措施，為電廠發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行提供堅實的保障。

參考文獻

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