火電廠汽輪機異常振動故障排查技術(shù)分析

陳道水+程兆強

摘 要：本文主要是從油膜振動、氣流激振、轉(zhuǎn)子熱彎曲以及摩擦振動四個方面對火電廠汽輪機異常振動故障排查技術(shù)做出了詳細(xì)的分析和研究，這為有效的排查出火電廠汽輪機的異常振動故障提供了可供參考的意見和建議。

關(guān)鍵詞：火電廠；汽輪機；異常振動；故障排查技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的城鎮(zhèn)化建設(shè)和工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程顯著加快，這在很大程度山都增加了對各項資源能源的需求。目前在我國電力系統(tǒng)中，火電廠仍然是主要的發(fā)現(xiàn)形式之一，為了更好的滿足人們對電力資源的需求，確保人們的用電安全，火電廠就需要保證自身系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，這對我國城市化發(fā)展水平的進(jìn)一步提升也具有重要的作用。但是火電廠汽輪機在運行過程中，由于受到各方面因素的影響，很容易出現(xiàn)故障問題，對整體系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生影響，因此相關(guān)人員在日常工作中需要做好故障排查工作，最大限度的避免汽輪機在運行過程中產(chǎn)生故障，對機組的正常運行產(chǎn)生不良影響。目前在火電廠汽輪機中，最常見的故障就是異常振動，這主要是由于機件磨損，或變形等原因造成的，維修人員需要根據(jù)實際情況進(jìn)行針對性處理，保證汽輪機能夠正常運行。

一、油膜振動

（一）產(chǎn)生原因

汽輪機在啟動升速的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)油膜振動問題，主要是由于軸承油膜快速選裝的狀態(tài)中，在較大荷載作用的作用下會對整體原先的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。當(dāng)軸承油膜好處于穩(wěn)定狀態(tài)時，發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的中心是軸線，如果穩(wěn)定狀態(tài)遭到破壞之后，就會在一定程度上增加軸頸旋轉(zhuǎn)線速度，進(jìn)而增加軸承與轉(zhuǎn)子之間的摩擦損耗，降低臨界的軸系轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致油膜壓力會持續(xù)增加[1]。這樣一來，油膜就會產(chǎn)生震蕩，對機組的運行穩(wěn)定性產(chǎn)生直接的影響。在油膜震蕩過程中，隨著轉(zhuǎn)速的上升振動程度也會隨之增加，但振幅并不會縮小，當(dāng)持續(xù)增加軸頸轉(zhuǎn)速的時候，也會同步增加半速渦動振動的頻率，當(dāng)振動的頻率達(dá)到一定限值的時候，共振就會放大渦動，增大增幅，進(jìn)而使轉(zhuǎn)軸跳動程度更加強烈。如果油膜振動程度較為嚴(yán)重的話，也會在一定程度上影響著外露的機組主軸外露部分，增加破壞程度。

（二）排查維修措施

根據(jù)油膜振蕩發(fā)生的原理，為了保證轉(zhuǎn)子和軸承工作更加可靠、安全，就需要使摩擦力減小，保證潤滑油的濕度和壓力能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求規(guī)定，并使?jié)櫥瑒恿φ扯茸畲笙薅鹊慕档?，這主要是由于潤滑油粘度與油膜承載力之間是呈正比例關(guān)系的，但如果僅僅只是單一的提高潤滑油粘度的話，就會對油的均勻分布造成破壞，進(jìn)而導(dǎo)致摩擦力增加[2]。另外，在油膜振蕩故障排查中，還可以利用降低軸瓦與軸頸兩者只阿金的接觸角、軸瓦頂部的間隙或者是增加上軸瓦軸承的合金寬度。

二、氣流激振

（一）產(chǎn)生原因

汽輪機組的高中壓轉(zhuǎn)子部位很容易出現(xiàn)氣流激振問題，其原因主要是由于汽輪機內(nèi)的蒸汽在逐步膨脹過程中，一方面高中壓轉(zhuǎn)子會形成切向力轉(zhuǎn)矩，另一方面低壓端還需要承受高壓端形成的軸向力。在這種情況下，不平衡氣流會對高中壓轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生沖擊，進(jìn)而形成氣流激振故障。

（二）排查維修措施

根據(jù)上訴分析可以得出，在排查維修氣流激振故障的過程中，首先需要校驗鉆子的動平衡狀態(tài)，保證轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心與質(zhì)量中心具有一致性。其次在日常檢查的過程中，還需要對振動數(shù)據(jù)做好記錄，然后相關(guān)技術(shù)人員就能夠根據(jù)振動數(shù)據(jù)，結(jié)合振動曲線判斷其是否存在異常情況[3]。

三、轉(zhuǎn)子熱彎曲

（一）產(chǎn)生原因

轉(zhuǎn)子指的是汽輪機組中轉(zhuǎn)動部分的統(tǒng)稱，是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換中的主要組成部分。造成轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲變形的原因主要與工作環(huán)境中的蒸汽參數(shù)、溫度參數(shù)之間具有直接的關(guān)系，并出現(xiàn)異常振動。目前汽輪機組在帶負(fù)荷運行階段中，發(fā)生轉(zhuǎn)子熱彎曲故障的機率比較大，在該階段中，轉(zhuǎn)子的工作環(huán)境不僅溫度較高，同時旋轉(zhuǎn)的速度也比較快，在強大離心力的作用下，主軸、葉輪以及葉片都需要承受較大的應(yīng)力，進(jìn)而很容易出現(xiàn)彎曲形變。當(dāng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子熱彎曲故障之后，如果沒有將損壞的機件進(jìn)行及時更換的話，很可能會引發(fā)其他安全隱患，如摩擦振動等[4]。

（二）排查維修措施

汽輪機鉆子的工作區(qū)域主要是集中在蒸汽區(qū)域內(nèi)，這就表示發(fā)生熱彎曲的故障是較為常見的，因此在設(shè)計轉(zhuǎn)子的時候就應(yīng)該考慮到這一方面的問題，盡可能的使用耐高壓、高溫、腐蝕的材料。如果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲問題的話，就需要及時的停止運行，并將出現(xiàn)故障的零部件更換，進(jìn)而消除故障影響，這是唯一的解決辦法。

四、摩擦振動

（一）產(chǎn)生原因

摩擦振動故障的發(fā)生原因主要是在長期運行的過程中，聯(lián)軸器、主軸、葉輪、葉柵等轉(zhuǎn)動部分的零部件在長期的高溫環(huán)境和作用力影響下，就會出現(xiàn)熱彎曲問題，并對原先的平衡狀態(tài)造成破壞，進(jìn)而產(chǎn)生異常振動現(xiàn)象，但目前工頻仍然是汽輪機的主要振動信號。但是轉(zhuǎn)子在各種因素的影響下，如沖擊、非線性因素等，常常會出現(xiàn)高頻、倍頻、分頻分量現(xiàn)象，嚴(yán)重的話甚至?xí)霈F(xiàn)波形削頂問題[5]。當(dāng)出現(xiàn)摩擦振動故障時，汽輪機轉(zhuǎn)子的振動幅值和頻率具有一定的波動特性，當(dāng)摩擦振動持續(xù)時間比較長的話，還可能會出現(xiàn)渦動問題。

（二）排查維修措施

汽輪機組轉(zhuǎn)子在運行過程中，所處的工作條件和環(huán)境具有一定的復(fù)雜性，不僅僅需要承受較高的氣流作用力和高速旋轉(zhuǎn)，同時還會受到高壓、潮濕、高溫環(huán)境的腐蝕，進(jìn)而對轉(zhuǎn)子的安全運行狀態(tài)造成直接的影響，因此后期的保養(yǎng)和維護工作是十分關(guān)鍵和必要的。這樣一來，一旦出現(xiàn)異常情況，就能夠及時發(fā)現(xiàn)，并采取針對性的補救措施，如更換、維修出現(xiàn)摩擦振動的機件，有效的避免對整個機組的正常運行都產(chǎn)生不良影響。異常振動是汽輪機組最常見的一種故障，引起故障發(fā)生的原因比較復(fù)雜多樣。一旦出現(xiàn)異常振動情況的話，就需要根據(jù)振動現(xiàn)象差異找出波動特性相位，并根據(jù)故障程度和影響采取針對性的檢修措施，保證火電廠汽輪機組能夠正常運行。

結(jié)語：總的來說，在火電廠汽輪機異常振動故障中，最常見的主要包括油膜振動、氣流激振、轉(zhuǎn)子熱彎曲以及摩擦振動四個方面，在故障排查的過程中，最關(guān)鍵的就是需要根據(jù)振動類型的不同，找出相應(yīng)的故障部位和原因，并針對性的采取針對性措施及時處理，將故障影響程度控制在最小范圍內(nèi)。這樣一來，就能夠保證火電廠正常運行，對經(jīng)濟效益的增長也具有積極地促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]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.

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[3]陳可露.火電廠汽輪機異常振動原因及解決對策分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，15：63-64.

[4]張建波.火電廠汽輪機異常振動問題的檢測與排除[J].硅谷，2013，02：256.

[5]葛磊.火電廠汽輪機運行異常振動原因分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，35：123.endprint