淺析火電廠汽輪機振動原因及解決方法

周民

摘 要：異常振動作為火電廠汽輪機的常見故障，會嚴重影響汽輪機以及整個發(fā)電機組的工作效率和工作質(zhì)量的提高，進而會給火電廠帶來經(jīng)濟損失，甚至導(dǎo)致整個供電系統(tǒng)的失常，影響社會公眾正常的工作、生活。為了確保汽輪機運行的穩(wěn)定性，必須要對導(dǎo)致汽輪機出現(xiàn)異常振動的原因進行研究，以此為依據(jù)探尋解決的方案。本文就火電廠汽輪機異常振動的判斷方法進行了分析，結(jié)合汽輪機出現(xiàn)振動故障的原因探討了解決異常振動的策略。

關(guān)鍵詞：火電廠汽輪機 異常振動 原因 解決辦法

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（b）-0022-02

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國社會對電力能源的需求也日漸提高，目前火電發(fā)力仍然是主要的供電形式。汽輪機作為火電廠發(fā)電機組的重要設(shè)備，會對火電廠的運行穩(wěn)定性和發(fā)電效率產(chǎn)生重要的影響。火電廠汽輪機經(jīng)常會出現(xiàn)異常振動的故障，嚴重威脅發(fā)電機組的正常運行，為此必須要采取有效的預(yù)防處理措施，盡可能地降低汽輪機異常振動的出現(xiàn)頻率。

1 火電廠汽輪機異常振動概述

1.1 汽輪機振動概念

火電廠汽輪機振動即設(shè)備的部件偏離其固定的平衡位置，進而導(dǎo)致物體相應(yīng)的位能和動能隨之變化，出現(xiàn)反復(fù)性的連續(xù)運動被稱之為振動。根據(jù)沖擊力的不同，可以將火電廠汽輪機的振動分為自由振動和受迫振動兩種形式?？梢杂孟辔?、頻率、方向以及振幅對汽輪機振動的大小和幅度進行描述?；痣姀S汽輪機振動的相位即振動過程中振動信號最大值與轉(zhuǎn)子某一點的相對位置。頻率即汽輪機在特定時間內(nèi)振動的次數(shù)。火電廠汽輪機的振動方向包括橫向、軸向和扭轉(zhuǎn)三個方向，根據(jù)汽輪機運行過程中振動的大小可以將其分為雙向振幅和單向振幅兩類。

1.2 火電廠汽輪機異常振動的危害

如果汽輪機振動的幅度在規(guī)定的范圍內(nèi)，是不會對汽輪機的運行和火電廠的正常工作產(chǎn)生影響的，但是當(dāng)汽輪機出現(xiàn)異常振動時將會對發(fā)電機組的安全性以及火電廠運行的經(jīng)濟效益產(chǎn)生巨大的負面影響。因而汽輪機振動也是火電廠機械設(shè)備檢修的重要內(nèi)容?；痣姀S汽輪機異常振動的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面。首先，當(dāng)汽輪機出現(xiàn)異常振動時，過大的振動幅度有可能導(dǎo)致機組之間連接部位的零件松動，增加了機組運轉(zhuǎn)的安全隱患。其次，汽輪機振動過大還會增大機組支撐零件以及發(fā)電機部分的摩擦，給汽輪機的本體造成損害，導(dǎo)致汽輪機使用壽命的縮減。最后，汽輪機異常振動會導(dǎo)致火電廠發(fā)電效率和發(fā)電質(zhì)量的降低，進而影響火電廠經(jīng)濟效益的提升。

2 汽輪機異常振動故障的判斷方法

汽輪機是火電廠運行過程中的重要設(shè)備，對于實現(xiàn)火電廠生產(chǎn)活動的有序進行有著十分重要的意義。而在汽輪機設(shè)備的運行過程中，容易受到多種因素的影響而出現(xiàn)異常振動，而設(shè)備的異常振動很容易造成設(shè)備的損壞，嚴重的還會造成安全事故。因此，工作人員需要在汽輪機出現(xiàn)異常振動時及時判斷振動出現(xiàn)的原因，并針對故障原因進行處理。一般來說，在火電廠汽輪機的振動故障原因判斷中主要從振動頻率、振動穩(wěn)定性、振動相位變化以及相鄰軸承的相位變化來作為判斷依據(jù)。具體來說，汽輪機的振動頻率主要有三種，分別為1X、2X以及1/2X，每一種振動頻率對應(yīng)不同的故障原因。而汽輪機異常振動的穩(wěn)定性主要從振動現(xiàn)象的轉(zhuǎn)速、負荷、勵磁電流強度、汽輪機表面溫度、異常振動的持續(xù)時間等參數(shù)來進行具體判斷。而振動相位的判斷主要是針對異常振動過程中振動相位是否發(fā)生變化以及變化的范圍。相鄰軸承相位的判斷則是根據(jù)相鄰軸承相位是出現(xiàn)相同或反相現(xiàn)象來進行判斷。此外，還有由于汽輪機設(shè)計不合理導(dǎo)致的異常振動。針對這一原因?qū)е碌漠惓Ｕ駝有枰ぷ魅藛T能夠深入了解機組故障點，當(dāng)出現(xiàn)故障時，需要第一時間判斷是否是由于故障點產(chǎn)生的問題，如果故障問題與故障點有關(guān)，那么就需要及時對故障點進行處理。

3 火電廠汽輪機振動故障的原因及解決辦法

3.1 油膜振蕩引起的振動

汽輪機啟動、升速的過程中容易現(xiàn)油膜振蕩的情況，這主要是因為汽輪機啟動過程中發(fā)電機轉(zhuǎn)子會在軸承油膜上進行高速的旋轉(zhuǎn)，油膜所受的荷載增大，初始的穩(wěn)定性被破壞，就會出現(xiàn)振動情況。發(fā)電機轉(zhuǎn)子在不穩(wěn)定的狀態(tài)下運行時，軸頸旋轉(zhuǎn)線速度增大，軸承與轉(zhuǎn)子之間需要產(chǎn)生更大的摩擦損耗，油膜壓力隨之增大出現(xiàn)振蕩，此時汽輪機的震動也伴隨轉(zhuǎn)速的升高而升高，振動頻率也越來高，當(dāng)振動頻率達到轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速的兩倍時，共振加大影響到渦動和振幅，汽輪機轉(zhuǎn)軸會有強烈跳動的出現(xiàn)。根據(jù)油膜振蕩的原理可以通過提高汽輪機轉(zhuǎn)子和軸承可靠性的方法來對異常振動進行處理?；痣姀S可以采用與汽輪機型號相符的潤滑油，滴在軸承以及轉(zhuǎn)子的位置，從而減小摩擦力，同時還可以適當(dāng)降低潤滑動力粘度，避免潤滑油粘度過高導(dǎo)致的不均勻分布。此外，還可以通過增加汽輪機軸承合金的寬度、減小軸瓦頂部間隙或者是減小軸瓦與軸頸接觸角的方法來對油膜振蕩導(dǎo)致的汽輪機振動情況進行解決。

3.2 摩擦導(dǎo)致的汽輪機振動

由摩擦振動引發(fā)的汽輪機異常振動，在轉(zhuǎn)子熱運動的影響下，汽輪機振動信號會產(chǎn)生一定的平衡力，使得振動信號的主頻仍然為工頻，火電廠汽輪機正常運行中難以進行高頻、分頻和倍頻的區(qū)分，甚至導(dǎo)致削頂現(xiàn)象的發(fā)生，進而對汽輪機造成損害。此外，摩擦引發(fā)的汽輪機異常振動持續(xù)時間往往較長，振幅也會大幅度提高，摩擦所產(chǎn)生的臨界速度也會上升，導(dǎo)致汽輪機嚴重受損。摩擦振動在火電廠汽輪機工作過程中是不可避免的，技術(shù)人員只能通過摩擦降低措施減輕摩擦振動的影響。要對汽輪機摩擦力較大的連接處定期更換潤滑油，對于使用時間過長的部件要進行及時的修理或者是更換，可以通過合理的維護和保養(yǎng)，降低汽輪機部件的摩擦，降低摩擦振動的不良影響。

3.3 氣流激振引起的汽輪機振動

在火電廠運行過程中，氣流激振也是導(dǎo)致汽輪機出現(xiàn)異常振動的重要原因。氣流激振所引發(fā)的汽輪機振動具有以下表現(xiàn)。一是氣流激振低頻分量的值會出現(xiàn)異常的增大；二是在運行參數(shù)的影響下，汽輪機相關(guān)部分的振幅以及負荷也會出現(xiàn)增大，進而導(dǎo)致汽輪機發(fā)生損傷。技術(shù)人員在進行氣流激振引發(fā)的汽輪機振動故障處理中，可以對適當(dāng)調(diào)整不同負荷條件下汽輪機高壓進氣門的特性，從而盡可能地消除氣流激振。在日常的汽輪機運行過程中，要對汽輪機負荷汽壓的變化進行控制，降低負荷氣壓的變化，避免氣流激振的出現(xiàn)，降低汽輪機振動故障出現(xiàn)的幾率。

3.4 轉(zhuǎn)子熱變形引起的汽輪機振動

當(dāng)機組的轉(zhuǎn)子溫度逐漸上升時，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力的釋放會引發(fā)轉(zhuǎn)子的熱變形，導(dǎo)致汽輪機振幅的大幅提高，同時相位也會隨之發(fā)生變化，汽輪機出現(xiàn)異常振動。汽輪機機組轉(zhuǎn)子熱變形的原因有很多，包括中心孔進油、氣缸進水、發(fā)電子轉(zhuǎn)子冷卻不均勻等?？梢酝ㄟ^轉(zhuǎn)子的經(jīng)常更換，避免轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的汽輪機異常振動。此外，還需要對轉(zhuǎn)子中心孔內(nèi)的油進行定期的清理，避免中心孔進油導(dǎo)致汽輪機轉(zhuǎn)子排氣孔無法與外界相連。需要注意的是，油進入轉(zhuǎn)子孔的途徑不一定是排氣孔或者是轉(zhuǎn)子孔的堵頭，也可能是轉(zhuǎn)子的前面，因而在汽輪機安裝時就要采取恰當(dāng)?shù)奶幚泶胧┍苊廪D(zhuǎn)子孔進油問題的出現(xiàn)，為汽輪機的穩(wěn)定運行提供保障。

4 結(jié)語

導(dǎo)致火電廠汽輪機出現(xiàn)異常振動的原因較多，當(dāng)異常振動故障發(fā)生時技術(shù)人員需要進行全面的分析，根據(jù)故障發(fā)生部位和影響因素采取針對性的對策，提高故障處理的效率和有效性。同時火電廠要制定科學(xué)合理的設(shè)備檢修制度，對汽輪機進行定期的檢查和維護，減少汽輪機發(fā)生異常振動的頻率，確?；痣姀S的穩(wěn)定運行。

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