汽輪機(jī)異常振動原因分析及解決對策

吳迪 張宇

摘 要：汽輪機(jī)在火力發(fā)電廠中具有十分重要的作用，它的運轉(zhuǎn)效果是否正常，直接影響著火電廠生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性與安全性，而汽輪機(jī)的核心是轉(zhuǎn)子，但其最容易出現(xiàn)問題，在運行的過程中，往往會因為異常情況出現(xiàn)振動，直接影響著汽輪機(jī)的工作，如果出來不當(dāng)就會造成汽輪機(jī)的工作出現(xiàn)問題。對于汽輪機(jī)振動可以采用噪聲、溫度、壓力等方式進(jìn)行檢查，然后根據(jù)具體的情況進(jìn)行處理。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);異常振動;原因分析;解決對策

1 汽輪機(jī)異常振動原因分析

1.1 油膜振蕩引發(fā)異常振動

汽輪機(jī)中有一種重要組成部件就是油膜，汽輪機(jī)被工作人員啟動后，汽輪機(jī)開始進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，這時發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子開始進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，油膜對軸頸的作用力大于軸頸重力和科氏力的合力，使軸頸向上浮動，產(chǎn)生弓形渦動，伴隨著強(qiáng)烈的作用力作用到軸承的油膜上，慢慢的就會導(dǎo)致油膜的穩(wěn)定性降低并且開始出現(xiàn)振動的現(xiàn)象。而且就算當(dāng)發(fā)電機(jī)開始正常運行時，旋轉(zhuǎn)的軸頸在滑動的軸承中帶動潤滑油高速流動，由于作用力與反作用力的作用，高速轉(zhuǎn)動油流就會反過來作用軸頸，最終就會產(chǎn)生一種振蕩的現(xiàn)象。

1.2 氣流激振

發(fā)電廠運行時間較長，各類機(jī)組需要長時間、超負(fù)荷運行，短時間內(nèi)軸振會加速。此時，采取降低運行負(fù)荷，振動也會相應(yīng)的減速。在不均衡氣流沖擊的影響下，汽輪機(jī)組葉片在氣流激振影響下，汽輪機(jī)組本身體積與設(shè)備數(shù)值的差異，會導(dǎo)致氣體在葉片內(nèi)的膨脹，將會導(dǎo)致流道混亂，使得汽輪機(jī)組出現(xiàn)異常振動現(xiàn)象。

1.3 轉(zhuǎn)子變形

通過深入分析汽輪機(jī)組異常振動案例，發(fā)現(xiàn)由轉(zhuǎn)子異常振動引發(fā)的故障次數(shù)較多。汽輪機(jī)組工作環(huán)境比較復(fù)雜，即便是正常工作狀態(tài)下，也無法保障轉(zhuǎn)子的有效切合，及時避免機(jī)組異常振動，影響發(fā)電廠的運行。加之機(jī)組長時間處于超負(fù)荷工作狀態(tài)，受到各類因素的影響，摩擦力的影響，將會導(dǎo)致機(jī)組熱量增加。隨著運行時間的增加，轉(zhuǎn)子的材質(zhì)會受到影響，使得變形問題出現(xiàn)，導(dǎo)致振動異常。

2 汽輪機(jī)異常振動的解決對策

2.1 油膜振蕩的解決對策

根據(jù)之前所介紹的關(guān)于油膜可以造成汽輪機(jī)的異常振動，想要防止出現(xiàn)這種情況，首先需要使汽輪機(jī)中的轉(zhuǎn)子與軸承之間能夠合理的工作下去，使得它們之間的摩擦力降低，其次工作人員應(yīng)該選擇粘度小的潤滑劑來對它們進(jìn)行潤滑，這樣做的原因是如果潤滑油選擇了較大的粘度，那么他們的承載力也會隨之增大，而且當(dāng)粘度增大時，會使油的分布結(jié)構(gòu)有所損壞，造成轉(zhuǎn)子與部件之間的摩擦力增大，另外還可以通過讓軸瓦頂部的距離縮短使得軸瓦上的承合寬度變的更大一些。

2.2 汽流激振的解決對策

汽輪機(jī)汽流激振的故障排除，首先要找到汽流激振的原因，需要對長時間振動的數(shù)據(jù)中尋找規(guī)律，將滿負(fù)荷、正常運行、空載時的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用曲線圖走勢，找到引發(fā)振動的因素。從而逐漸調(diào)解輸出功率，汽流緩慢增加，將振動數(shù)據(jù)繪成曲線圖與正常曲線圖進(jìn)行對比。汽輪機(jī)負(fù)荷增加后，汽門隨著負(fù)荷的增加不斷變化來抵消汽流振動的危害。因此，對于汽流激振的故障，需要長時間的觀察和精細(xì)化調(diào)整負(fù)荷參數(shù)，才能有效降低汽流激振的不良影響，維持發(fā)電系統(tǒng)的正常運行。

3 應(yīng)用案例分析

某核電廠汽輪機(jī)是由東方電氣集團(tuán)采用ALSTOM技術(shù)生產(chǎn)的ArabelleTM1000MW級大型半速汽輪機(jī)。在機(jī)組調(diào)試期間，曾經(jīng)連續(xù)三次出現(xiàn)汽機(jī)2號軸瓦振動異常，超過手動打閘閾值130μm，導(dǎo)致被迫停機(jī)。

3.1 原因分析

一般來說，汽輪機(jī)振動高通常發(fā)生在啟停過程中。汽輪發(fā)電機(jī)組在啟停過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速時，機(jī)組出現(xiàn)劇烈振動，而超過這一轉(zhuǎn)速后振動又會減小，恢復(fù)正常。引起汽輪發(fā)電機(jī)組振動的原因很多，主要原因有制造水平不高、安裝不夠合理、檢修和運行管理水平不高等，而且它們之間又是相互影響的。

3.2 故障排查

①中壓缸通流間隙的數(shù)據(jù)對比與分析。汽輪機(jī)內(nèi)部發(fā)生摩擦?xí)鹫駝?。?jīng)核實汽輪機(jī)安裝階段通流間隙數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，3號機(jī)組高中壓缸徑向通流間隙雖滿足安裝要求，但是與1號和2號機(jī)組進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)存在如下問題：中壓缸徑向通流間隙在不同方向上均存在偏下限的情況;中壓缸四個級的下部間隙均恰好為下限值;中壓缸四個級的右部間隙均只比下限高0.02～0.05mm;中壓第三級徑向通流間隙上下左右四個方向上均僅比下限高0.00～0.05mm。②中壓缸排汽溫度與二級進(jìn)汽閥門開度的數(shù)據(jù)對比與分析。汽輪機(jī)缸體溫度變化直接影響汽缸的膨脹，使得汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙發(fā)生變化，從而可能導(dǎo)致碰摩（表1、2）。

綜上所述，發(fā)電廠需要長時間的運營，使得其中設(shè)備易發(fā)故障，其中汽輪機(jī)故障最為普遍。比如：轉(zhuǎn)子變形、摩擦震動等，一旦出現(xiàn)故障，將會影響發(fā)電廠的穩(wěn)定運行。技術(shù)人員需要采取相應(yīng)的方式，精準(zhǔn)判斷發(fā)電廠的運行狀態(tài)，在出現(xiàn)突發(fā)事件與故障的情況下，及時解決，以此為發(fā)電廠機(jī)械設(shè)備、汽輪機(jī)組的穩(wěn)定運行，以此保障發(fā)電質(zhì)量，推動發(fā)電廠得到更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]陳可露.火電廠汽輪機(jī)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.