淺談大型火電廠汽輪機軸承振大的原因分析及處理

趙吉龍

摘 要：新常態(tài)經(jīng)濟環(huán)境下，大型火電廠建設(shè)數(shù)量不斷增多，裝機容量提高。而作為大型火電廠的重要設(shè)備構(gòu)成，汽輪機備受關(guān)注?；诖?，本文主要論述了大型火電廠汽輪機軸承振大原因及處理方式，以供參考。

關(guān)鍵詞：大型火電廠；汽輪機；軸承振大原因；處理措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.158

0 引言

隨著時代的進步，工業(yè)生產(chǎn)及居民日常生活中，電能供給提出了新的質(zhì)量要求。作為大型火電廠的重要設(shè)備，汽輪機運行狀態(tài)直接影響到電能的正常供給。在實際工作中，汽輪機故障，尤其是軸承振大，為居民日常生產(chǎn)與生活造成了嚴(yán)重的影響，因此深入分析汽輪機軸承振大原因及處理措施，具有非常重要的意義。

1 汽輪機軸承振大原因

（1）氣流激振。大型火電廠軸承轉(zhuǎn)動中，氣流激振現(xiàn)象比較常見，由此導(dǎo)致振動幅度變大，原因包含：1）汽輪機通過葉輪及安裝的葉片，將蒸汽機械能轉(zhuǎn)換為動能，蒸汽對葉片不斷沖擊，因葉片所占面積大，且末級葉片比較長。氣流到達(dá)輪機尾端，運行不規(guī)則且比較混亂。同時，葉片具有膨脹與收縮性，連續(xù)性振動影響下發(fā)生改變，影響到汽輪機流經(jīng)通道出現(xiàn)激振。2）氣流激振與傳統(tǒng)振動方式有所差異，其主要體現(xiàn)在頻率不穩(wěn)定，氣流激振頻率嚴(yán)重分化，如果汽輪機處于低頻狀態(tài)，其分量數(shù)值就會增大，產(chǎn)生較大的氣流差值，運行參數(shù)不斷變大，發(fā)生軸承振大。（2）轉(zhuǎn)子熱變形。隨著裝機容量的增長，轉(zhuǎn)子長度也不斷增加，轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱變形，導(dǎo)致機組振動出現(xiàn)異常。首先，根據(jù)轉(zhuǎn)子熱變形機組振動特點，振動幅度與機組轉(zhuǎn)子運行時間密切相關(guān)。轉(zhuǎn)子運行時間越長，其產(chǎn)生的熱量就越多，溫度也不斷增加。轉(zhuǎn)子運行是有規(guī)則的，有相應(yīng)的承受標(biāo)準(zhǔn)。如果高出現(xiàn)有負(fù)載量，就會影響汽輪機組冷卻狀態(tài)，轉(zhuǎn)子自身金屬特點也會改變。尤其在機組啟動到定速時間，很多汽輪機轉(zhuǎn)子都會出現(xiàn)熱變形。其次，轉(zhuǎn)子不斷受熱，就會發(fā)生彎曲變形，呈現(xiàn)出“凹凸不平”，在運作渠道中機組運行受阻，發(fā)生異常振動。此外，轉(zhuǎn)子材質(zhì)不同，其承受內(nèi)應(yīng)力也不同，熱量釋放也有所差異。轉(zhuǎn)子受熱后，導(dǎo)致振動倍數(shù)不斷增加，結(jié)合熱量散發(fā)頻率形成相位波動，此種情況下，轉(zhuǎn)子異常振動更加明顯。（3）摩擦振動。摩擦振動引起振大主要體現(xiàn)為：1）受轉(zhuǎn)子影響，機組運行中，工作溫度不斷升高，導(dǎo)致機組內(nèi)外部形成氣壓差。如果氣壓差發(fā)生變化，振動信號也會不同，受線性沖擊影響，主工頻產(chǎn)生新的不平衡力并占據(jù)主導(dǎo)地位，由此形成振動加劇現(xiàn)象。2）轉(zhuǎn)子與軸承摩擦過程中，火電機組分化統(tǒng)一區(qū)間波形，分化數(shù)量大，波形發(fā)生“削頂”現(xiàn)象，導(dǎo)致振動加劇。3）汽輪機持續(xù)運轉(zhuǎn)情況下，突然驟停，導(dǎo)致相位變化，軸承臨界值出現(xiàn)降速，原始溫度變小。由此溫度突然升高或降低，就會引起汽輪機抖動，產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致振動加劇。（4）軸封供汽壓力。在汽輪機組中，軸封是重要構(gòu)成部件，其結(jié)構(gòu)、材質(zhì)與形狀也會造成軸承振動。其材質(zhì)構(gòu)造，一般通過高壓封片進行安裝。機組運行時，溫度升高無法規(guī)避，高壓封片類似于硬性組件，外部結(jié)構(gòu)比較脆弱，使用不當(dāng)會發(fā)生軟化問題。如果軸封受熱變形，就會使軸封供氣壓力變大，封片發(fā)生倒伏，高壓端蒸汽外漏，低壓端空氣進入。隨著負(fù)荷變化，軸封呈現(xiàn)高低起伏不同的變化，尤其是低壓缸軸封供氣壓力與內(nèi)部蒸汽兩者之間的壓力差，導(dǎo)致振動加劇。（5）人員操作不規(guī)范。汽輪機組運行中，操作人員操作不規(guī)范，也是引起軸承振大的重要因素。部分火電廠操作人員主管認(rèn)為自身經(jīng)驗豐富，不用檢查就可進行操作，因此實際執(zhí)行時，不會嚴(yán)格依照步驟進行操作，甚至出現(xiàn)錯誤操作，導(dǎo)致潤滑油發(fā)生中斷。一旦潤滑油中斷，軸承失去支撐動力，汽輪機動靜部分出現(xiàn)嚴(yán)重的摩擦，從而引起振動加劇問題。

2 汽輪軸承振大處理措施

（1）仔細(xì)排查氣流激振現(xiàn)象。首先，相關(guān)操作人員要定期檢查汽輪機組，詳細(xì)記錄其運行狀況。其次，檢查時，根據(jù)一定時間段，將檢查中發(fā)現(xiàn)的振動時間與數(shù)據(jù)，與機組正常振動范圍最大與最小值進行比較，繪制變化曲線。最后，細(xì)致分析已繪制的變化曲線圖，其 清除反映了汽輪機組在臨界點狀態(tài)下的速率變化情況，相關(guān)人員通過逐一排查方式，調(diào)整不同蒸汽流量下的氣壓，以此實現(xiàn)消除氣流激振目標(biāo)。（2）提高轉(zhuǎn)子溫度掌控能力，預(yù)防熱變形。轉(zhuǎn)子溫度控制措施主要包含，首先，工作人員嚴(yán)格檢查轉(zhuǎn)子運行狀態(tài)，并以轉(zhuǎn)子系統(tǒng)平衡性為重點檢查內(nèi)容，適當(dāng)調(diào)整轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心，規(guī)范機組內(nèi)部中心分布情況，降低軸承工頻，有效控制轉(zhuǎn)子溫度。其次，相關(guān)人員定期監(jiān)視轉(zhuǎn)子溫度與偏心狀況，合理設(shè)置機組檢修時間，直軸品信較大的轉(zhuǎn)子，消除彎曲現(xiàn)象。最后，加強管理機組開停機情況，確保轉(zhuǎn)子受熱效果均勻，以防轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲，采用多種方式降低轉(zhuǎn)子動靜摩擦次數(shù)與頻率，以此有效預(yù)防發(fā)生振動現(xiàn)象。（3）提高振動檢測工作的有效性，建立完善的軸系保護制度。其主要是通過對機組軸承材料進行優(yōu)化得以實現(xiàn)的。首先，對軸承主要類型進行統(tǒng)一管理，簡化軸承系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的安裝流程。其次，實際操作中，工作人員需要反復(fù)調(diào)整實驗具體細(xì)節(jié)，一方面，規(guī)范化執(zhí)行工藝方法，同時確保軸承材料選擇的合理性；軸系控制設(shè)備科自動感應(yīng)其自身運行情況，涵蓋汽輪機運行速度、市場及摩擦力等。在一定時間內(nèi)，振動檢測系統(tǒng)可顯示軸封內(nèi)氣壓，分析溫度氣壓關(guān)系。高壓或高溫環(huán)境下，系統(tǒng)自動啟動預(yù)警程序，建立完善的監(jiān)控設(shè)置，為后期技術(shù)人員實施調(diào)整提供便利。（4）提高軸封自動裝置性能，加強監(jiān)控與調(diào)整。提高軸封自動裝置性能，結(jié)合軸封間隙范圍，獲得連續(xù)性調(diào)整間隔效果。經(jīng)過反復(fù)實驗，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整軸封距離，采用壓力差法調(diào)整壓力差。選用性能強的過濾設(shè)備，以防軸封發(fā)生帶水現(xiàn)象。對冷凝水與蒸汽進行分割，以此確保軸封保持正常壓力，有效控制蒸汽品質(zhì)。利用機組軸封裝置管理，對振動幅度進行有效控制。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文針對當(dāng)前大型火電廠汽輪機組軸承振大問題，分析了振大基本原因，在此基礎(chǔ)上提出了相關(guān)解決策略。在實際操作中，相關(guān)任玉環(huán)必須要詳細(xì)了解軸承振大原因，通過提高檢查技術(shù)的規(guī)范性，提高軸封自動裝置性能，降低汽輪機組軸承振動幅度，以防因振動幅度太大，發(fā)生軸承被損害等事故。

參考文獻：

[1]周民.淺析火電廠汽輪機振動原因及解決方法[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017，14（26）：22-23.

[2]李文峰.火電廠汽輪機運行異常振動原因分析[J].中國設(shè)備工程，2017（14）：94-95.