汽輪機振動故障的原因分析與處理

張瑞華

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和社會的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)需要滿足人們?nèi)找嬖鰸q的需求，電力企業(yè)也隨之面臨更多挑戰(zhàn)。汽輪機是電力系統(tǒng)中必不可少的設(shè)備，汽輪機的穩(wěn)定運行直接關(guān)系到電力負(fù)荷情況，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，對整個城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都會產(chǎn)生直接影響。因此，電力企業(yè)為了維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，提出對汽輪機的養(yǎng)護(hù)，在此過程中電力企業(yè)也會提升自己在本行業(yè)的競爭力度。本文將從汽輪機振動故障方面進(jìn)行闡述，主要內(nèi)容包含對故障原因的分析，在此基礎(chǔ)上提出解決措施。

關(guān)鍵詞：汽輪機；振動監(jiān)測；故障原因；故障排除措施

汽輪機在電力系統(tǒng)中所起到的作用毋庸置疑，對于居民用電也有著直接影響，工業(yè)生產(chǎn)中各項電力器械的運行更是離不開電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的支持。為例確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，有必要對汽輪機進(jìn)行定期的檢修與保養(yǎng)。汽輪機振動故障是汽輪機故障中比較常見的故障，也會對汽輪機產(chǎn)生較大影響的故障。本文將針對該故障進(jìn)行原因分析，并在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的解決措施。

1 汽輪機振動故障原因

1.1 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡

汽輪機振動故障存在多種原因，其中最為常見的為轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡在汽輪機振動故障中占得比例高達(dá)80%，剩下的20%也不能認(rèn)為完全與轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡沒有關(guān)系。分析轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的原因可以總結(jié)為以下幾個方面：①材料的不均勻；②制造、設(shè)計和安裝過程出現(xiàn)偏差；③使用過程中沒有對轉(zhuǎn)子進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)導(dǎo)致材料受損。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡會使轉(zhuǎn)子的慣性主軸與旋轉(zhuǎn)軸線出現(xiàn)一定程度偏離，在這種情況下轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子，離心力顯然難以維持平衡，必然會出產(chǎn)振動的現(xiàn)象，從而使汽輪機發(fā)生故障。

1.2 轉(zhuǎn)子熱彎曲故障

轉(zhuǎn)子熱彎曲故障也是汽輪機振動故障中比較常見的故障原因，汽輪機運行中轉(zhuǎn)子高速運轉(zhuǎn)會產(chǎn)生熱量，轉(zhuǎn)子因此處在一個受熱的環(huán)境下，受熱情況可能會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生一定程度的熱彎曲，進(jìn)而對轉(zhuǎn)子的平衡產(chǎn)生進(jìn)一步影響。分析熱彎曲故障的原因，主要為以下兩方面：①汽輪機轉(zhuǎn)子本身材料不均勻，冷卻系統(tǒng)故障等；②發(fā)電機轉(zhuǎn)子熱彎曲各零件銜接的不均勻或者轉(zhuǎn)軸內(nèi)應(yīng)力過大。

1.3 液壓設(shè)備故障

液壓設(shè)備故障往往是受到汽輪機振動故障影響，當(dāng)汽輪機出現(xiàn)振動時，液壓設(shè)備可能會因此而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象后又會反過來影響汽輪機加重振動故障。此外，液壓設(shè)備的材質(zhì)也可能對其使用情況造成影響，材質(zhì)不均勻或者鑄造過程帶來的不易發(fā)現(xiàn)的隱患，都可能會導(dǎo)致液壓設(shè)備滲漏。液壓設(shè)備需要維持長期的運行，長期運行可能會使其處于超負(fù)荷狀態(tài)，導(dǎo)致液壓設(shè)備的外殼出現(xiàn)裂痕或缺口，從而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，從而對汽輪機造成影響出現(xiàn)振動故障。

1.4 氣流激振對振動造成影響

汽輪機的異常振動很大程度上是受到氣流激振的影響，汽輪機對振動比較敏感，各種因素都可能會對其產(chǎn)生影響，當(dāng)汽輪機組受到不平衡氣流影響時，振動幅度和頻率都會受到影響，從而出現(xiàn)故障。與此同時，汽輪機在受到不平衡氣流影響時還可能使原本正常運行的汽輪機組出現(xiàn)大量值的低頻分量，從而使汽輪機振動故障出現(xiàn)。究其原因，首先，汽輪機組在受到不平衡氣流沖擊時會打破原來的運行狀態(tài)，其次，在加大規(guī)模的發(fā)電機組內(nèi)部，如果末級比較長，汽輪發(fā)電機組的葉片就會受到影響，會出現(xiàn)膨脹，進(jìn)而可能會導(dǎo)致氣流激振現(xiàn)象的發(fā)生，最終對汽輪機造成不良影響。

2 汽輪機振動故障解決措施

2.1 針對轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡問題

根據(jù)對轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的原因分析提出以下解決措施：首先，轉(zhuǎn)子材料選擇上應(yīng)該選擇符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求的材料，避免偷工減料等；其次，在轉(zhuǎn)子的設(shè)計、制造和安裝環(huán)節(jié)需要請專業(yè)的的人員和團(tuán)隊來進(jìn)行，本單位執(zhí)行人員必須具有該方面的專業(yè)素養(yǎng)；然后是在使用過程中要嚴(yán)格按照相關(guān)的操作流程、操作標(biāo)準(zhǔn)和操作要求來進(jìn)行，并定期進(jìn)行設(shè)備的養(yǎng)護(hù)，防止人為原因?qū)υO(shè)備質(zhì)量平衡造成不良影響。通過全方位的努力來減少質(zhì)量不平衡因素對汽輪機振動故障的影響。

2.2 針對轉(zhuǎn)子熱彎曲現(xiàn)象的解決措施

轉(zhuǎn)子熱彎曲主要涉及到兩個方面：汽輪機轉(zhuǎn)子彎曲和發(fā)電機轉(zhuǎn)子彎曲。針對不同的故障要采取不同的處理措施。首先，針對汽輪機轉(zhuǎn)子彎曲故障應(yīng)該要首先考慮汽輪機轉(zhuǎn)子的工作環(huán)境，汽輪機轉(zhuǎn)子通常是在高溫高壓環(huán)境下工作，這種工作環(huán)境必須要對轉(zhuǎn)子受熱均勻度提出要求，均勻受熱可以有效避免熱彎曲現(xiàn)象，只會使轉(zhuǎn)子的長度增加。對于發(fā)電機轉(zhuǎn)子的彎曲故障則要將側(cè)重點放在汽輪機內(nèi)部的疏通工作，因為在發(fā)電機的轉(zhuǎn)子振動與冷卻介質(zhì)有關(guān)聯(lián)時，主要原因可能是汽輪機內(nèi)部出現(xiàn)堵塞，必須進(jìn)行及時疏通，才能確保轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不受損害。

2.3 針對液壓設(shè)備滲漏問題的解決措施

液壓設(shè)備滲漏會對整個發(fā)電機組造成影響，如果不能妥善處理發(fā)電機組就要停止運行，這對電力企業(yè)來說會造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此針對液壓設(shè)備滲漏問題，必須要有可實施的解決措施，首先企業(yè)應(yīng)該加強處理該類故障的能力，提高處理該類故障的技術(shù)水平。其次是要對液壓設(shè)備滲漏有正確的認(rèn)識，液壓設(shè)備的材料本身就是比較特殊，如果出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象采用一般的焊接技術(shù)無法達(dá)到預(yù)期的修復(fù)效果，如果企業(yè)不具有解決該類故障的能力就要考慮換掉設(shè)備，但是這樣會給企業(yè)增加成本投入，并且消耗更多時間，降低經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)應(yīng)該做好故障出現(xiàn)的完全準(zhǔn)備，提前準(zhǔn)備高分子復(fù)合材料及專業(yè)人士，隨時做好處理故障的準(zhǔn)備。

2.4 針對氣流激振的解決措施

氣流激振是在發(fā)電機運行過程中隨時可能產(chǎn)生的現(xiàn)象，汽輪機組受其影響產(chǎn)生振動，要減少氣流激振對汽輪機振動的影響，運行人員需要對發(fā)電機組的運行負(fù)荷情況進(jìn)行充分了解，通過對高壓調(diào)速氣門的調(diào)整來消除氣流激振的現(xiàn)象，從而防止汽輪機的異常振動，維持汽輪機的長時間穩(wěn)定運行，最終提高發(fā)電機的工作效率。

3 結(jié)語

綜上所述，汽輪機振動故障受多種因素的影響，其中包含其本身一些材料的影響，人為因素的影響及長期運行設(shè)備老化等影響，不同原因的單獨作用或多重作用導(dǎo)致汽輪機振動故障。在電力企業(yè)中，可以根據(jù)日常的工作經(jīng)驗和專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊，對電力設(shè)備中汽輪機進(jìn)行定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，對可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行逐一排查，并且隨時做好處理故障的準(zhǔn)備，確保汽輪機可以穩(wěn)定運行，幫助電力企業(yè)長期穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣國華.汽輪機振動的原因分析及處理[D].華東理工大學(xué)，2017.

[2]席偉明.汽輪機振動分析與診斷技術(shù)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（03）：117-119.