大型火電廠汽輪機(jī)軸承振大原因分析及處理措施

王有利

（福建大唐國(guó)際寧德發(fā)電有限公司，福建 福安 355006）

汽輪機(jī)是大型火力發(fā)電廠發(fā)電設(shè)備運(yùn)行最重要的組成，其運(yùn)行效率極大地影響著發(fā)電廠的發(fā)電效率，汽輪機(jī)組在長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)下會(huì)導(dǎo)致軸承振動(dòng)性加大而對(duì)機(jī)組設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行效率帶來影響。面對(duì)火電廠汽輪機(jī)軸承振大的問題，需要受到發(fā)電廠經(jīng)管理者和經(jīng)營(yíng)者的重視，投入更多的技術(shù)人員和成本對(duì)軸承振大問題進(jìn)行修復(fù)，問題的處理修復(fù)工作的開展一方面需要找到軸承振大的原因分析其影響因素，另一方面，則是需要對(duì)汽輪機(jī)組的生產(chǎn)工作進(jìn)行優(yōu)化，通過具有針對(duì)性、科學(xué)性的技術(shù)手段融入來保障汽輪機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。

1 大型火電廠汽輪機(jī)軸承振大的原因分析

1.1 汽輪機(jī)的非正常運(yùn)行

大型火電廠汽輪機(jī)在設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)軸承振大的原因，主要是由于汽輪機(jī)的非正常運(yùn)行所導(dǎo)致，一方面是當(dāng)汽輪機(jī)在運(yùn)行處于不平衡負(fù)荷狀態(tài)時(shí)汽輪機(jī)中含有一定的負(fù)序電流分量，這容易造成軸承運(yùn)轉(zhuǎn)電壓偏離理想狀態(tài)進(jìn)而導(dǎo)致軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)振動(dòng)和損耗。另一方面，則是由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電樞電流會(huì)引起轉(zhuǎn)子的倍頻轉(zhuǎn)矩脈振，雖然能夠通過在定子鐵芯采取一定的隔振處理，但由轉(zhuǎn)子帶來的不穩(wěn)定電流依然會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)的非正常運(yùn)行。

1.2 凝汽器退出運(yùn)行

在汽輪機(jī)的運(yùn)行過程中，需要凝汽器參與運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的有效散熱，當(dāng)部分凝汽器失效退出運(yùn)行狀態(tài)，則會(huì)降低汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子無法達(dá)到額定功率，這會(huì)導(dǎo)致軸承空轉(zhuǎn)的情況出現(xiàn)加大軸承的振動(dòng)頻率。同時(shí)，當(dāng)汽輪機(jī)冷凝器退出運(yùn)行后，設(shè)備中的熱量無法得到有效發(fā)散，轉(zhuǎn)子的熱變形程度與轉(zhuǎn)子的運(yùn)行時(shí)間有較大的關(guān)聯(lián)，只有當(dāng)轉(zhuǎn)子變形程度超過其承受負(fù)荷后，才會(huì)對(duì)機(jī)組軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)帶來影響，這種來自金屬特性的變形問題帶來的軸承振大影響可以通過對(duì)機(jī)組設(shè)置定速運(yùn)行時(shí)間及冷卻時(shí)間進(jìn)行有效避免，但轉(zhuǎn)子發(fā)生的熱變形的原因并不完全與運(yùn)行過程中的受熱有關(guān)，由于機(jī)組在運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)有一定的冷卻時(shí)間，在此過程中，轉(zhuǎn)子會(huì)因?yàn)闊釕?yīng)力擴(kuò)散不均勻而集中于轉(zhuǎn)子的某一處，在多次運(yùn)行和冷卻后，轉(zhuǎn)子表面會(huì)呈現(xiàn)出凹凸不平的狀態(tài)，這將對(duì)機(jī)組的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

1.3 設(shè)備運(yùn)行引起軸承摩擦振動(dòng)

機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中摩擦現(xiàn)象不可避免，對(duì)于摩擦問題，如果不采取有效的優(yōu)化處理措施則會(huì)對(duì)設(shè)備帶來巨大的損耗。在火電廠的汽輪機(jī)中，由摩擦振動(dòng)引起的機(jī)組軸承振動(dòng)加劇主要體現(xiàn)在轉(zhuǎn)子與軸承的摩擦、機(jī)組急停摩擦及轉(zhuǎn)子摩擦三個(gè)方面。在轉(zhuǎn)子與軸承的摩擦上，汽輪機(jī)組在運(yùn)行時(shí)隨著區(qū)間波形的分化量增大，波形出現(xiàn)“削頂”不規(guī)則的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致其振動(dòng)加大。在機(jī)組急停產(chǎn)生的摩擦中，由于火電廠的生產(chǎn)過程極不穩(wěn)定，當(dāng)出現(xiàn)危及人身安全或者設(shè)備參數(shù)異常時(shí)造成機(jī)組設(shè)備急停的情況出現(xiàn)，機(jī)組緊急停車會(huì)在軸承間產(chǎn)生較大的慣性扭轉(zhuǎn)力使得軸承產(chǎn)生逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承速度方向的變化會(huì)對(duì)機(jī)組帶來巨大的抖動(dòng)。而在轉(zhuǎn)子自身產(chǎn)生的摩擦中，由于蒸汽通道中氣壓差的出現(xiàn)使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)受到不平衡力的影響進(jìn)而造成機(jī)組軸承振動(dòng)加劇的情況出現(xiàn)。

1.4 運(yùn)行操作人員的違規(guī)操作引起軸承振大

在現(xiàn)階段，火電廠中汽輪機(jī)機(jī)組操作人員的專業(yè)素質(zhì)能力較差，面對(duì)設(shè)備的運(yùn)行問題不能通過有效的操作方式進(jìn)行處理，同時(shí)，操作人員在日常的工作中沒有提高對(duì)軸承振動(dòng)大風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，有問題時(shí)未及時(shí)安排消缺，加劇了設(shè)備的損耗。同時(shí)，操作人員對(duì)于設(shè)備的運(yùn)行管理意識(shí)缺乏，工作開始前不能按照規(guī)范要求對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，并且在定期的設(shè)備維護(hù)工作中為了節(jié)省時(shí)間設(shè)備的檢修只是停留在清潔打掃上，缺乏對(duì)設(shè)備的有效管理，設(shè)備的運(yùn)行中必然會(huì)出現(xiàn)大量的故障問題，此外，操作人員的違規(guī)操作也對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行造成了巨大影響，必須對(duì)員工展開相應(yīng)的技術(shù)管理培訓(xùn)，減少員工的錯(cuò)誤或違規(guī)操作，提高員工的設(shè)備管理意識(shí)。

2 大型火電廠汽輪機(jī)軸承振大的處理方法

2.1 正確啟停汽輪機(jī)

汽輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行操作人員的不規(guī)范操作是引起火電廠汽輪機(jī)軸承振大的重要原因之一。因此，規(guī)范化運(yùn)行人員的操作和重視運(yùn)行人員的培訓(xùn)將實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的高效運(yùn)行。汽輪機(jī)的啟停并不是簡(jiǎn)單的開關(guān)設(shè)備操作，在開啟汽輪機(jī)時(shí)，應(yīng)將新汽參數(shù)分為額定參數(shù)和滑參數(shù)，進(jìn)而調(diào)節(jié)控制閥門進(jìn)汽量，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的冷態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài)的方式啟動(dòng)。同時(shí)，在閥門進(jìn)汽過程中，還應(yīng)對(duì)凝汽器中的冷卻水剩余進(jìn)行檢查，避免汽輪機(jī)運(yùn)行過程中凝汽器停運(yùn)。而在汽輪機(jī)的停機(jī)操作中，一般而言，汽輪機(jī)的停機(jī)只需要依次序?qū)Ω黜?xiàng)控制系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)閉，但面對(duì)汽輪機(jī)出現(xiàn)異常聲響，凝汽器真空急劇下降、油系統(tǒng)著火等情況時(shí)應(yīng)采取緊急停機(jī)的方式關(guān)閉汽輪機(jī)，避免軸承在汽輪機(jī)異常中振動(dòng)加大出現(xiàn)燒瓦、碰撞變形等問題。運(yùn)行操作人員在針對(duì)汽輪機(jī)軸承振大問題進(jìn)行控制調(diào)整時(shí)，也可以通過降低電樞分散電流，對(duì)轉(zhuǎn)子提供持續(xù)的電力輸出來進(jìn)行有效改善。此外，還需要通過運(yùn)行人員制定曲線走勢(shì)圖將軸承變化的幅度與運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷間變化比率進(jìn)行記錄，分析不同運(yùn)行狀態(tài)下設(shè)備摩擦力因素對(duì)軸承帶來的影響，進(jìn)而更好地制定出設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行的方案。同時(shí)，運(yùn)行人員班組也應(yīng)對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備展開逐一的檢查，根據(jù)蒸汽流量特點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)子、葉片所能承受的氣壓值進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，達(dá)到降低氣流激振的目的。

2.2 控制設(shè)備運(yùn)行效率，減小轉(zhuǎn)子受熱變形

火電廠運(yùn)行效率直接影響著火電廠的經(jīng)濟(jì)效益，但一味地追求企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損耗加大，加劇企業(yè)的生產(chǎn)成本投入，通過科學(xué)合理的對(duì)設(shè)備運(yùn)行效率進(jìn)行控制，才能夠?qū)崿F(xiàn)火電廠的長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展。控制設(shè)備運(yùn)行效率主要體現(xiàn)在對(duì)設(shè)備轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的調(diào)整控制，對(duì)轉(zhuǎn)子的溫度及偏心度進(jìn)行監(jiān)控、優(yōu)化改善機(jī)組設(shè)備開停機(jī)工序三個(gè)方面。在對(duì)機(jī)組設(shè)備轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的調(diào)整控制上，需要操作技術(shù)人員利用先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備對(duì)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)重心進(jìn)行監(jiān)測(cè)并通過調(diào)整機(jī)組設(shè)備運(yùn)行工頻使得轉(zhuǎn)子的重心時(shí)刻均勻分布，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。在轉(zhuǎn)子溫度及偏心的監(jiān)控工作上，這對(duì)于設(shè)備運(yùn)行效率調(diào)整的操作指令較少，主要要求檢修維護(hù)人員在適逢停機(jī)時(shí)展開對(duì)轉(zhuǎn)子零件的檢查，將產(chǎn)生偏心或表面存在凹凸的轉(zhuǎn)子及時(shí)修復(fù)，消除轉(zhuǎn)子熱彎曲對(duì)軸承造成的振大現(xiàn)象，此外，對(duì)于轉(zhuǎn)子溫度的監(jiān)控還能夠有效避免汽輪機(jī)組過熱對(duì)內(nèi)部設(shè)備帶來的損耗加劇情況出現(xiàn)。而在機(jī)組設(shè)備開停機(jī)工序的優(yōu)化改善方面，主要是為了避免機(jī)組設(shè)備突然啟動(dòng)或停車對(duì)軸承帶來的抖動(dòng)，減少開停機(jī)過程中產(chǎn)生的靜動(dòng)摩擦，使設(shè)備平穩(wěn)的啟動(dòng)這將有效防止軸承的不規(guī)則振動(dòng)情況出現(xiàn)。

2.3 加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行中軸封監(jiān)視和調(diào)整

汽輪機(jī)中的軸封自動(dòng)裝置能夠有效提高軸承運(yùn)轉(zhuǎn)效率，并且能夠給軸承運(yùn)轉(zhuǎn)提供密閉的環(huán)境，避免空氣流入使軸承發(fā)生不規(guī)則振動(dòng)，軸封自動(dòng)裝置是依靠自動(dòng)化技術(shù)對(duì)軸承密封腔進(jìn)行監(jiān)控，汽輪機(jī)運(yùn)行操作人員可以通過對(duì)軸封裝置的自動(dòng)化監(jiān)視器對(duì)軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)了解，當(dāng)軸承發(fā)生異常振動(dòng)時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)軸封裝置內(nèi)外壓力差降低軸承振動(dòng)。在汽輪機(jī)實(shí)際的運(yùn)行過程中，運(yùn)行操作人員往往會(huì)淡化對(duì)軸封裝置的監(jiān)視，只有自動(dòng)化設(shè)備發(fā)出警告后才進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，因此，強(qiáng)調(diào)設(shè)備運(yùn)行操作人員對(duì)軸封裝置的監(jiān)視和調(diào)整工作，使軸承異常問題出現(xiàn)的第一時(shí)間就展開相應(yīng)的參數(shù)調(diào)節(jié)，這樣才能夠保障汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠。

3 結(jié)語

綜上所述，大型火電廠汽輪機(jī)軸承振大的主要是由于受熱、摩擦、氣流激振三種因素所造成，同時(shí)，操作人員的不規(guī)范操作或失誤操作同樣也造成了機(jī)組設(shè)備運(yùn)行過程中軸承振大的情況出現(xiàn)。為了有效避免軸承振動(dòng)對(duì)機(jī)組生產(chǎn)帶來的影響，可以通過設(shè)置專業(yè)的維護(hù)檢修部門對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期修復(fù)處理，科學(xué)化控制機(jī)組設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行效率，降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的內(nèi)部摩擦損耗和氣流激振影響，強(qiáng)調(diào)運(yùn)行操作人員對(duì)汽輪機(jī)啟停，展開細(xì)致而嚴(yán)密的運(yùn)行維護(hù)將有效避免機(jī)組設(shè)備在運(yùn)行過程中軸承振動(dòng)加大的情況出現(xiàn)。