工業(yè)汽輪機(jī)振動(dòng)故障的分析與處理措施研究

劉棟輝

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的工業(yè)化生產(chǎn)水平正在逐漸提高。汽輪機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備，其運(yùn)行容易受到環(huán)境和其他設(shè)備系統(tǒng)的影響。在工業(yè)汽輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，振動(dòng)故障是最為常見的故障類型之一，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行和人身安全有著重要的影響。本文以工業(yè)汽輪機(jī)為主要研究對(duì)象，著重對(duì)工業(yè)汽輪機(jī)的振動(dòng)故障產(chǎn)生原因和處理措施進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);振動(dòng)故障;故障處理

前言：隨著工業(yè)的發(fā)展，汽輪機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。汽輪機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)的原動(dòng)力，在現(xiàn)階段我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)中，蒸汽輪機(jī)是大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的汽輪機(jī)類型。在汽輪機(jī)的運(yùn)行中，振動(dòng)故障對(duì)汽輪機(jī)乃至整個(gè)工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生重要的影響，要想對(duì)工業(yè)汽輪機(jī)的振動(dòng)故障進(jìn)行處理以保證工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行，首先就要了解工業(yè)汽輪機(jī)振動(dòng)故障的產(chǎn)生原因及危害。

1 工業(yè)汽輪機(jī)振動(dòng)故障原因及危害

1.1 汽輪機(jī)設(shè)計(jì)制造工藝水平限制

汽輪機(jī)能夠在工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用就是因?yàn)槠啓C(jī)能夠提高能源的利用率，并且具有較高的轉(zhuǎn)速和較大的功率適用范圍，運(yùn)行平穩(wěn)，能夠滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的需要。在工業(yè)用汽輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)生振動(dòng)故障的最主要原因是汽輪機(jī)受到設(shè)計(jì)制造工藝水平的限制，導(dǎo)致組成汽輪機(jī)的零部件的加工精度與汽輪機(jī)的理想運(yùn)行狀態(tài)有所差別[1]，且安裝過(guò)程也會(huì)存在一定誤差，這樣導(dǎo)致汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中極易發(fā)生振動(dòng)異常，比如轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過(guò)程中，由于汽流激振使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生位移，與氣缸發(fā)生偏移形成漩渦，漩渦的流動(dòng)引起的轉(zhuǎn)子振動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)，影響工業(yè)的生產(chǎn)效率。

1.2 油膜失穩(wěn)

油膜失穩(wěn)也是引起工業(yè)用汽輪機(jī)振動(dòng)故障的主要原因之一。油膜失穩(wěn)主要可以分為兩種情況，一種是油膜渦動(dòng)，一種是油膜振蕩。油膜渦動(dòng)出現(xiàn)在滑動(dòng)軸承支撐的軸系當(dāng)中，滑動(dòng)軸承受動(dòng)載荷時(shí)，軸徑隨著載荷的變化而發(fā)生位置的改變，位置改變的過(guò)程中產(chǎn)生慣性力，這個(gè)慣性力也變成一種載荷，并且是一種動(dòng)載荷。軸徑在外載荷的作用下，其中心線相當(dāng)于軸承中心偏移了一定的距離而運(yùn)動(dòng)，當(dāng)繼續(xù)施加一擾動(dòng)力，軸頸中心將再次改變位置，最終回到原先的位置或在一個(gè)新的平衡位置保持不變，此時(shí)，軸承是穩(wěn)定的，反之則是不穩(wěn)定的。后者的狀態(tài)相當(dāng)于軸頸中心線繞著平衡位置而發(fā)生運(yùn)動(dòng)，叫做渦動(dòng)。因油的平均流速是轉(zhuǎn)軸角速度的一半，油膜渦動(dòng)又被稱為半速渦動(dòng)。油膜振蕩是由于油膜的半速渦動(dòng)而引起的，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速提高到第一臨界轉(zhuǎn)速的兩倍時(shí)，油膜渦動(dòng)的頻率與轉(zhuǎn)子的固有頻率相等，便引起了共振，這種現(xiàn)象叫做油膜震蕩。這兩種個(gè)情況都會(huì)引起工業(yè)用汽輪機(jī)的振動(dòng)故障。

1.3 檢修人員處理故障不及時(shí)

檢修人員不能及時(shí)處理故障也是導(dǎo)致汽輪機(jī)振動(dòng)故障的主要原因。汽輪機(jī)從生產(chǎn)制造到投入使用都會(huì)存在一些問題導(dǎo)致發(fā)生振動(dòng)故障，而汽輪機(jī)各部件安裝是否符合設(shè)計(jì)要求對(duì)汽輪機(jī)的正常運(yùn)行具有重要的作用。在安裝汽輪機(jī)時(shí)，如果沒有嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定，就會(huì)給之后的運(yùn)行埋下安全隱患。當(dāng)在工業(yè)的正常生產(chǎn)過(guò)程中時(shí)，由于檢修人員對(duì)汽輪機(jī)容易發(fā)生故障的原因和情況沒有足夠的了解，在檢修過(guò)程中就會(huì)不能及時(shí)處理振動(dòng)故障，進(jìn)而影響工業(yè)的正常生產(chǎn)效率。

1.4 汽輪機(jī)振動(dòng)的危害

汽輪機(jī)可以說(shuō)是工業(yè)生產(chǎn)的核心設(shè)備，是工業(yè)生產(chǎn)的原動(dòng)力，對(duì)工業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展起著重要的作用。當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生振動(dòng)故障時(shí)，機(jī)組的動(dòng)靜部分可能會(huì)發(fā)生動(dòng)靜碰磨，造成汽封的間隙過(guò)大，使得汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性降低。當(dāng)機(jī)組振動(dòng)進(jìn)一步加大時(shí)，動(dòng)靜碰磨可能使轉(zhuǎn)子局部過(guò)熱，造成轉(zhuǎn)子彎曲變形，甚至導(dǎo)致轉(zhuǎn)子報(bào)廢。而當(dāng)機(jī)組振動(dòng)故障時(shí)，會(huì)讓連接汽輪機(jī)組的軸承、主油泵、汽缸、凝汽器等的管道發(fā)生共振，使各連接部件松動(dòng)，并間接或直接造成重大安全事故，對(duì)工業(yè)的正常生產(chǎn)和人身安全造成威脅。

2 工業(yè)汽輪機(jī)故障處理措施

2.1 做好汽流激振及油膜震蕩分析

在汽輪機(jī)工作的過(guò)程中，會(huì)發(fā)生汽流激振的故障。首先需要對(duì)汽流矩陣進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并且記錄下來(lái)以圖表的形式展現(xiàn)，通過(guò)對(duì)圖表的觀察分析內(nèi)在規(guī)律，找到相應(yīng)的解決措施。汽輪機(jī)在工作過(guò)程中出現(xiàn)油膜振蕩的情況時(shí)，可以采取以下措施來(lái)進(jìn)行解決：增高軸瓦比壓、減小軸瓦頂部的間隙或?qū)⑸陷S瓦軸成合金的寬度增大、縮小軸頸與軸瓦之間的接觸角度，將其控制在30°與40°之間、減小潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘連度、將轉(zhuǎn)子原有的不平衡位置調(diào)節(jié)到平衡的狀態(tài)。

2.2 設(shè)置智能化監(jiān)測(cè)裝置

設(shè)置智能化監(jiān)測(cè)裝置也是有效處理汽輪機(jī)振動(dòng)故障的重要措施，這種措施主要是在工業(yè)的汽輪機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)異常的振動(dòng)故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和處理。設(shè)置智能化的監(jiān)測(cè)裝置同樣是依據(jù)汽輪機(jī)組的自動(dòng)化技術(shù)而言的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程已經(jīng)逐漸由自動(dòng)化代替了人工，相應(yīng)的對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)測(cè)裝置也要更加智能化。設(shè)置智能化的監(jiān)測(cè)裝置主要是在正常監(jiān)測(cè)的困難點(diǎn)安裝的各種用來(lái)監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)振動(dòng)情況的傳感器設(shè)施。為保證汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，工作人員要對(duì)發(fā)生異常振動(dòng)和頻率的位置進(jìn)行及時(shí)報(bào)告，并讓負(fù)責(zé)管理和維修的人員及時(shí)對(duì)產(chǎn)生振動(dòng)故障的汽輪機(jī)進(jìn)行維修和零部件的更換。在監(jiān)測(cè)和維修的過(guò)程中，工作人員和檢修人員都要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定來(lái)進(jìn)行工作，以保證汽輪機(jī)組的正常運(yùn)行。

2.3 安裝振動(dòng)保護(hù)裝置

安裝振動(dòng)保護(hù)裝置是建立在智能化的監(jiān)測(cè)裝置基礎(chǔ)之上的，有效處理工業(yè)用汽輪機(jī)振動(dòng)故障的措施之一。在汽輪機(jī)的振動(dòng)故障中，很大部分的危害都主要來(lái)自于振動(dòng)導(dǎo)致的各種零部件松動(dòng)而造成的汽輪機(jī)組中各種連接部件和設(shè)施設(shè)備損壞。由于工業(yè)用汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率都比較高，汽輪機(jī)的運(yùn)行也多采取自動(dòng)化的技術(shù)，因而在對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，如果發(fā)生異常就要及時(shí)切斷電源，防止因漏電而產(chǎn)生更為嚴(yán)重的事故?；谶@種情況，在對(duì)汽輪機(jī)組設(shè)置智能化的監(jiān)測(cè)裝置之后，還要相應(yīng)的安裝振動(dòng)保護(hù)裝置。在汽輪機(jī)組的正常運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)智能化的監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到發(fā)生異常的振動(dòng)頻率，就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，在通知工作人員找我情況的同時(shí)，振動(dòng)保護(hù)裝置可以對(duì)相關(guān)的設(shè)施設(shè)備及時(shí)切斷電路以保證整個(gè)設(shè)施設(shè)備系統(tǒng)的安全，并且為維修人員提供方便。

2.4 提高維修人員的技能水平

提高維修人員的技能水平是有效處理工業(yè)汽輪機(jī)振動(dòng)故障的重要條件。除了從設(shè)施設(shè)備的角度來(lái)處理振動(dòng)故障以外，還可以從維修人員的角度來(lái)采取措施。在現(xiàn)階段的我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，由于自動(dòng)化技術(shù)的大量應(yīng)用，汽輪機(jī)的振動(dòng)故障大多數(shù)產(chǎn)生原因都是相同或相似的，長(zhǎng)此以往，檢修人員對(duì)于突發(fā)狀況的應(yīng)變能力就會(huì)下降。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)的工業(yè)生產(chǎn)會(huì)應(yīng)用到越來(lái)越多的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，維修人員需要不斷提升自己的專業(yè)知識(shí)和技能，以便更好地對(duì)工業(yè)用汽輪機(jī)的相關(guān)故障進(jìn)行維護(hù)和檢修。提高維修人員的技術(shù)水平，要讓維修人員自己意識(shí)到學(xué)習(xí)和自我提升的重要性，并加以及時(shí)的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，進(jìn)而保證汽輪機(jī)的振動(dòng)故障能夠及時(shí)處理，保障工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

3 結(jié)論

綜上所述，因汽輪機(jī)的性質(zhì)和技術(shù)的使用能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要，因而在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的作用。通過(guò)材料剛度檢測(cè)、設(shè)置智能化監(jiān)測(cè)裝置、安裝振動(dòng)保護(hù)裝置、提高維修人員的技能水平等措施，能夠及時(shí)對(duì)工業(yè)用汽輪機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)故障進(jìn)行及時(shí)處理，不僅能夠保證汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，還能夠提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益的提高。

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[2]王成. 工業(yè)汽輪機(jī)軸向碰磨處理[J]. 建筑工程與管理，2019，1（4）.

（沈陽(yáng)德瓦特汽輪動(dòng)力有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng)? 110020）