汽輪機(jī)異常振動(dòng)分析與排除

王雙良

摘要：火電廠作為一個(gè)國家重要的基礎(chǔ)建設(shè)，其安全可靠的運(yùn)行尤為重要，因此火電廠里的關(guān)鍵設(shè)備汽輪機(jī)的可靠安全運(yùn)行與火電廠的安全供電息息相關(guān)。因?yàn)樵谄啓C(jī)的使用當(dāng)中，不可避免會(huì)發(fā)生一些故障和出現(xiàn)一些問題，這其中以汽輪機(jī)的異常振動(dòng)更為突出，而造成汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因有很多，找到其原因并且快速、高效的解決非常重要，否則可能最后造成非常嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失和人員安全。本文主要分析探討了汽輪機(jī)異常振動(dòng)與排除情況，以供參閱。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);異常振動(dòng);排除

汽輪機(jī)主要應(yīng)用于發(fā)電系統(tǒng)，避免汽輪機(jī)出現(xiàn)運(yùn)行故障是提高發(fā)電可靠性的重要方法。汽輪機(jī)在長期運(yùn)行工作中，會(huì)出現(xiàn)汽輪機(jī)摩擦損壞的問題，當(dāng)汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)故障時(shí)，會(huì)直接影響發(fā)電系統(tǒng)的正常工作。如若汽輪機(jī)在運(yùn)行工作中出現(xiàn)異常振動(dòng)問題，則整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)存有安全隱患，對汽輪機(jī)的運(yùn)行影響極為嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)分析汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因，采取適宜的排除措施，使汽輪機(jī)能夠繼續(xù)正常運(yùn)行。通過對汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障進(jìn)行檢查，及時(shí)檢修汽輪機(jī)異常振動(dòng)問題，可以提高汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，避免汽輪機(jī)發(fā)生異常問題。

1汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因分析

汽輪機(jī)組擔(dān)負(fù)著火力發(fā)電企業(yè)發(fā)電任務(wù)的重點(diǎn)。由于運(yùn)行時(shí)間長，關(guān)鍵部位長期磨損等原因，汽輪機(jī)組故障長出現(xiàn)，這嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。汽輪機(jī)組異常振動(dòng)是汽輪機(jī)常見故障中較為復(fù)雜的一種故障。由于機(jī)組的振動(dòng)往往受多方面的影響，只要跟機(jī)本體有關(guān)的任何一個(gè)設(shè)備或介質(zhì)都會(huì)是振動(dòng)的原因，比如進(jìn)汽參數(shù)、疏水、油溫、油質(zhì)等等。因此，針對汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因的分析就顯得尤為重要，只有查實(shí)原因才能對癥維修。針對導(dǎo)致汽輪機(jī)異常振動(dòng)的各個(gè)原因分析是維修汽輪機(jī)異常振動(dòng)的關(guān)鍵。

2汽輪機(jī)組常見異常震動(dòng)的分析與排除

2.1汽流激振現(xiàn)象與故障排除

油膜自激震蕩是因汽輪機(jī)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子處于軸承油膜之上進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)之時(shí)，出現(xiàn)了穩(wěn)定性喪失現(xiàn)象后所導(dǎo)致的。而正常情況下，轉(zhuǎn)軸是圍繞著軸線進(jìn)行規(guī)律性旋轉(zhuǎn)的;當(dāng)發(fā)生失穩(wěn)時(shí)，轉(zhuǎn)軸則會(huì)一方面繼續(xù)繞其軸線旋轉(zhuǎn);同時(shí)該軸線本身還會(huì)出現(xiàn)圍繞平衡點(diǎn)進(jìn)行禍動(dòng)。此時(shí)，軸線的禍動(dòng)頻率基本會(huì)保持在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的一半，即半速禍動(dòng)。而在半速禍動(dòng)禍動(dòng)速度恰恰與轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速出現(xiàn)重合時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致半速禍動(dòng)被共振放大，由于就會(huì)發(fā)生較為激烈的振動(dòng)。其主要特征如下：首先，汽輪機(jī)發(fā)生油膜震蕩之后，其振幅會(huì)出現(xiàn)快速增加，導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組發(fā)生較為激烈的振動(dòng);與此同時(shí)，此振動(dòng)還會(huì)跟隨轉(zhuǎn)速的升高，振幅不會(huì)出現(xiàn)減小。而失穩(wěn)及半速禍動(dòng)可能出現(xiàn)較早，但是油膜震蕩的出現(xiàn)通常是在2倍于第一臨界轉(zhuǎn)速后。其次，發(fā)生油膜震蕩時(shí)，其振動(dòng)的主頻率則基本會(huì)等于整體發(fā)電機(jī)一階臨界轉(zhuǎn)速，同時(shí)，還不會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)速的提升而發(fā)生改變。第三，發(fā)生油膜震蕩時(shí)所出現(xiàn)的振幅，不單單是于轉(zhuǎn)速相一致的工頻振動(dòng)，還會(huì)出現(xiàn)低頻分量。第四，發(fā)生油膜震蕩之后的軸承其頂軸油壓也會(huì)出現(xiàn)較為激烈的變化，與此同時(shí)，軸承內(nèi)部還會(huì)出現(xiàn)較為明顯、清晰的金屬撞擊聲團(tuán)。第五，當(dāng)油膜震蕩情況較為嚴(yán)重時(shí)，可用肉眼觀察到外露的主軸部分的顫動(dòng)。排除方法：首先，可適當(dāng)、合理地增加軸瓦比壓。其次，有效地增大上軸瓦軸承合金寬度或是減小軸瓦頂部間隙。第三，合理地減小軸頸與軸瓦接觸角。第四，有效降低潤滑油的動(dòng)力粘度。第五，采用平衡法，將原有的不平衡降至最低。

2.2轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機(jī)組異常振動(dòng)特征、原因及排除

轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動(dòng)特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機(jī)組冷態(tài)啟機(jī)定速后帶負(fù)荷階段，此時(shí)轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動(dòng)增大，同時(shí)可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機(jī)組異常振動(dòng)。轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時(shí)性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機(jī)理相同，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都會(huì)產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會(huì)使兩端產(chǎn)生錐形運(yùn)動(dòng)，因而在軸向還會(huì)產(chǎn)生較大的工頻振動(dòng)。另外，轉(zhuǎn)軸彎曲時(shí)，由于彎曲產(chǎn)生的彈力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會(huì)有所抵消，轉(zhuǎn)軸的振幅在某個(gè)轉(zhuǎn)速下會(huì)有所減小，即在某個(gè)轉(zhuǎn)速上，轉(zhuǎn)軸的振幅會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“凹谷”，這點(diǎn)與不平衡轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性有所不同。當(dāng)彎曲的作用小于不衡量時(shí)，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下;當(dāng)彎曲作用大于不平衡量時(shí)，振幅的減少就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。針對轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機(jī)組異常振動(dòng)。沒有了振動(dòng)力的產(chǎn)生機(jī)組也就不會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)。

2.3摩擦振動(dòng)的特征、原因與排除

汽輪機(jī)由于摩擦出現(xiàn)異常振動(dòng)是由于摩擦致使汽輪機(jī)溫度升高，局部溫度過熱造成轉(zhuǎn)子熱變形，產(chǎn)生不平衡力造成的異常振動(dòng)。在排除汽輪機(jī)摩擦振動(dòng)故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)正確認(rèn)識(shí)汽輪機(jī)由于摩擦造成的振動(dòng)情況，盡量減少由于摩擦造成的汽輪機(jī)異常振動(dòng)。在汽輪機(jī)開機(jī)啟動(dòng)時(shí)，汽輪機(jī)如若出現(xiàn)摩擦造成的異常振動(dòng)問題，不可以強(qiáng)行加快汽輪機(jī)的運(yùn)行速度，如強(qiáng)行加速則極易造成汽輪機(jī)大軸出現(xiàn)永久性彎曲問題。當(dāng)汽輪機(jī)在臨界點(diǎn)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速過低時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即停止汽輪機(jī)運(yùn)行，等汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行正常時(shí)再啟動(dòng)運(yùn)行。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速高于臨界點(diǎn)時(shí)，則應(yīng)控制轉(zhuǎn)速的運(yùn)行時(shí)間，通過延長汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，可以磨合汽輪機(jī)的間隙，提升汽輪機(jī)的運(yùn)行速度。如若汽輪機(jī)的摩擦問題發(fā)生在負(fù)荷運(yùn)行階段，應(yīng)當(dāng)隨時(shí)掌握汽輪機(jī)的振動(dòng)變化，當(dāng)汽輪機(jī)的振動(dòng)在正常變化范圍內(nèi)時(shí)，可以觀察汽輪機(jī)的運(yùn)行情況;如汽輪機(jī)的振動(dòng)幅度不斷增多，應(yīng)當(dāng)降低汽輪機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，或停止汽輪機(jī)的運(yùn)行，避免汽輪機(jī)由于摩擦出現(xiàn)振動(dòng)故障。

3結(jié)束語

總而言之，汽輪機(jī)異常振動(dòng)時(shí)汽輪機(jī)運(yùn)行過程中不可避免的故障，同時(shí)也是較為常見的故障。在進(jìn)行此類故障排除時(shí)，不能急于拆解機(jī)組，首先要根據(jù)故障特征進(jìn)行故障分析，確定故障點(diǎn)后查看機(jī)組維修記錄，確認(rèn)故障點(diǎn)零部件情況。如故障點(diǎn)零部件為剛剛檢修過并更換，因再次確認(rèn)故障點(diǎn)，確認(rèn)為改點(diǎn)后進(jìn)行拆解。一般來講短期內(nèi)進(jìn)過維護(hù)保養(yǎng)的部件出現(xiàn)故障的幾率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于維護(hù)時(shí)間長的部件。因此，在進(jìn)行汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因分析時(shí)要格外注意。

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（作者單位：大唐國際陡河發(fā)電廠）