汽輪機(jī)組開(kāi)機(jī)過(guò)程中振動(dòng)故障分析及處理

陳煒

華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠生產(chǎn)技術(shù)部 山東鄒城 273500

汽輪發(fā)電機(jī)組動(dòng)靜部件之間碰摩是日常運(yùn)行中常見(jiàn)故障，轉(zhuǎn)子碰摩會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的振動(dòng)情況，而對(duì)轉(zhuǎn)子碰摩的研究大多基于理論和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，由于現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)特征具有多樣化，振動(dòng)起因多元化，因此實(shí)際機(jī)組的碰摩情況遠(yuǎn)比模擬實(shí)驗(yàn)復(fù)雜的多。轉(zhuǎn)子碰摩故障若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理可能會(huì)造成嚴(yán)重后果，例如轉(zhuǎn)軸的永久彎曲，更嚴(yán)重的可能會(huì)造成整個(gè)軸系毀壞，因此對(duì)碰摩故障進(jìn)行準(zhǔn)確判斷分析，及時(shí)正確處理轉(zhuǎn)子碰摩故障，可有效提高機(jī)組的運(yùn)行安全性。

1 汽輪機(jī)振動(dòng)故障原因

1.1 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡

汽輪機(jī)振動(dòng)故障存在多種原因，其中最為常見(jiàn)的為轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡在汽輪機(jī)振動(dòng)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(méi)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(gè)方面：①材料的不均勻；②制造、設(shè)計(jì)和安裝過(guò)程出現(xiàn)偏差；③使用過(guò)程中沒(méi)有對(duì)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(huì)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(dòng)轉(zhuǎn)子，離心力顯然難以維持平衡，必然會(huì)出產(chǎn)振動(dòng)的現(xiàn)象，從而使汽輪機(jī)發(fā)生故障[1]。

1.2 機(jī)組存在的振動(dòng)問(wèn)題

通過(guò)對(duì)機(jī)組振動(dòng)測(cè)試得知，該機(jī)存在的主要問(wèn)題是機(jī)組在帶負(fù)荷6.8MW時(shí)，汽輪機(jī)前軸X向相對(duì)軸振增大至214μm，汽輪機(jī)前軸Y向相對(duì)軸振增大至155μm。

1.3 液壓設(shè)備故障

液壓設(shè)備故障往往是受到汽輪機(jī)振動(dòng)故障影響，當(dāng)汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，液壓設(shè)備可能會(huì)因此而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象后又會(huì)反過(guò)來(lái)影響汽輪機(jī)加重振動(dòng)故障。此外，液壓設(shè)備的材質(zhì)也可能對(duì)其使用情況造成影響，材質(zhì)不均勻或者鑄造過(guò)程帶來(lái)的不易發(fā)現(xiàn)的隱患，都可能會(huì)導(dǎo)致液壓設(shè)備滲漏。液壓設(shè)備需要維持長(zhǎng)期的運(yùn)行，長(zhǎng)期運(yùn)行可能會(huì)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(duì)汽輪機(jī)造成影響出現(xiàn)振動(dòng)故障。

2 防范措施

2.1 更換汽輪機(jī)前軸瓦

汽輪機(jī)前軸瓦主體材料為巴氏合金，更換軸瓦時(shí)，安排技術(shù)嫻熟經(jīng)驗(yàn)豐富的鉗工對(duì)軸瓦進(jìn)行刮削，回裝時(shí)各部位間隙和配合嚴(yán)格滿(mǎn)足安裝說(shuō)明書(shū)的要求。

2.2 針對(duì)液壓設(shè)備滲漏問(wèn)題的解決措施

液壓設(shè)備滲漏會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)電機(jī)組造成影響，如果不能妥善處理發(fā)電機(jī)組就要停止運(yùn)行，這對(duì)電力企業(yè)來(lái)說(shuō)會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此針對(duì)液壓設(shè)備滲漏問(wèn)題，必須要有可實(shí)施的解決措施，首先企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)處理該類(lèi)故障的能力，提高處理該類(lèi)故障的技術(shù)水平[2]。其次是要對(duì)液壓設(shè)備滲漏有正確的認(rèn)識(shí)，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(wú)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(lèi)故障的能力就要考慮換掉設(shè)備，但是這樣會(huì)給企業(yè)增加成本投入，并且消耗更多時(shí)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(zhuān)業(yè)人士，隨時(shí)做好處理故障的準(zhǔn)備。

2.3 調(diào)整主油泵葉輪套裝緊力

通過(guò)對(duì)主油泵泵軸進(jìn)行激光熔覆，然后上車(chē)床重新加工外圓，保證主油泵葉輪孔徑與軸徑有約30μm的過(guò)盈配合量，重新銑鍵槽和加工鍵，并回裝到位。

2.4 針對(duì)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡問(wèn)題

根據(jù)對(duì)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(jì)、制造和安裝環(huán)節(jié)需要請(qǐng)專(zhuān)業(yè)的的人員和團(tuán)隊(duì)來(lái)進(jìn)行，本單位執(zhí)行人員必須具有該方面的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)；然后是在使用過(guò)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(lái)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(guò)全方位的努力來(lái)減少質(zhì)量不平衡因素對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)故障的影響。

2.5 機(jī)組振動(dòng)情況分析及處理措施

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在3號(hào)、4號(hào)軸承位置受到碰摩，在直徑方向上受熱不均勻引起熱彎曲，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)性不平衡。當(dāng)轉(zhuǎn)子熱彎曲產(chǎn)生的不平衡量與轉(zhuǎn)子不平衡量完全重合時(shí)，呈現(xiàn)的振動(dòng)最大；相反，呈現(xiàn)的振動(dòng)最小。由于碰摩狀態(tài)近似恒定和持續(xù)的存在，碰摩產(chǎn)生的熱彎曲所引起的不平衡量基本穩(wěn)定；4號(hào)軸承X方向振動(dòng)相位在360°內(nèi)變化，3號(hào)軸承X方向振動(dòng)相位變化范圍僅為60°，說(shuō)明在4號(hào)軸承處碰摩產(chǎn)生的振動(dòng)要大于其原來(lái)的振動(dòng)，在3號(hào)軸承處碰摩產(chǎn)生的振動(dòng)小于其原始振動(dòng)；3號(hào)軸承的動(dòng)剛度遠(yuǎn)高于4號(hào)軸承，因此4號(hào)軸承的不平衡響應(yīng)高于3號(hào)軸承，所以該處的碰摩較3號(hào)軸承處會(huì)產(chǎn)生更為顯著的振動(dòng)。而浮動(dòng)油檔作為軸瓦的外油檔，一般情況下少量的漏油在轉(zhuǎn)子與浮動(dòng)環(huán)之間形成油膜，但是在個(gè)別情況下由于漏油量較小，不能滿(mǎn)足油膜的正常形成，造成轉(zhuǎn)子與油檔摩擦[3]。由于該機(jī)組發(fā)電機(jī)為氫冷，未安裝密封瓦，基本可以確定為軸瓦油檔與轉(zhuǎn)子碰摩。

2.6 高速動(dòng)平衡校正

轉(zhuǎn)子做高速動(dòng)平衡校正，對(duì)轉(zhuǎn)子熱彎曲角度進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)在其對(duì)面加重一定的計(jì)算補(bǔ)償重量，來(lái)補(bǔ)償熱態(tài)下的轉(zhuǎn)子彎曲量。轉(zhuǎn)子經(jīng)高速動(dòng)平衡校正后，在3000r/min轉(zhuǎn)速下實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為：進(jìn)氣側(cè)振動(dòng)烈度為0.247mm/s，排氣側(cè)振動(dòng)烈度為0.373mm/s，低于允許振動(dòng)烈度值1.5mm/s，試驗(yàn)合格。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽輪機(jī)振動(dòng)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(zhǎng)期運(yùn)行設(shè)備老化等影響，不同原因的單獨(dú)作用或多重作用導(dǎo)致汽輪機(jī)振動(dòng)故障。在電力企業(yè)中，可以根據(jù)日常的工作經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，對(duì)電力設(shè)備中汽輪機(jī)進(jìn)行定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行逐一排查，并且隨時(shí)做好處理故障的準(zhǔn)備，確保汽輪機(jī)可以穩(wěn)定運(yùn)行，幫助電力企業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。