汽輪發(fā)電機(jī)組影響震動(dòng)的因素分析

張俊華

摘要：人們對(duì)電力的需求也就越來越高，對(duì)電力廠提出更高的要求，為了滿足社會(huì)發(fā)展的需求，唯有不斷進(jìn)行創(chuàng)新，精準(zhǔn)的掌握每一項(xiàng)技術(shù)，確?；鹆Πl(fā)電廠的安全運(yùn)行。對(duì)于汽輪機(jī)而言，其是否處于正常的運(yùn)行狀態(tài)往往可以通過汽輪機(jī)的實(shí)際震動(dòng)情況加以判斷，若汽輪機(jī)在正常運(yùn)行過程中發(fā)生了異常震動(dòng)問題，那么則可以說明該汽輪機(jī)組在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過程中出現(xiàn)了故障。而造成汽輪機(jī)異常震動(dòng)的原因較多，要想確保汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，切實(shí)提高汽輪機(jī)運(yùn)行效率，就必須要避免汽輪機(jī)出現(xiàn)異常震動(dòng)問題，使汽輪機(jī)運(yùn)行震動(dòng)處于可被允許的臨界值范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);運(yùn)行;震動(dòng)

引言

從目前而言，汽輪機(jī)安裝過程中，其工藝較為復(fù)雜，具有極大的挑戰(zhàn)性。所以，在正式操作安裝之前，應(yīng)該先對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行“摸查走訪”，將實(shí)際情況了解清楚，再根據(jù)汽輪機(jī)在實(shí)際運(yùn)用中的情況相結(jié)合，采取有效的安裝措施，促使汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中具有安全性和穩(wěn)定性，避免故障的發(fā)生。但是，經(jīng)調(diào)查研究表明，在實(shí)際運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)會(huì)發(fā)生及其明顯的震動(dòng)，這個(gè)震動(dòng)非常強(qiáng)烈，并且就目前技術(shù)而言，難以將震動(dòng)消掉，這就會(huì)直接影響汽輪機(jī)的正常啟動(dòng)和使用，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。如果汽輪機(jī)在長(zhǎng)期震動(dòng)下工作，勢(shì)必引起不必要的安全隱患，或者生產(chǎn)效果難以達(dá)到理想目標(biāo)，造成汽輪機(jī)壽命受損，生產(chǎn)效率難以提高，造成一系列不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

1汽輪發(fā)電機(jī)組震動(dòng)危害

若汽輪機(jī)在日常運(yùn)行過程中出現(xiàn)了異常震動(dòng)問題，不僅會(huì)給整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)帶來巨大的安全隱患，同時(shí)也有可能迫使整條生產(chǎn)線停產(chǎn)，從而影響企業(yè)的工作進(jìn)度，會(huì)帶來不可預(yù)計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失。例如，汽輪機(jī)的異常震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致軸封磨損，破壞密封作用，使水分混入到軸系潤(rùn)滑油中。一旦油膜被破壞，就會(huì)融化軸瓦烏金，加大漏氣損失，會(huì)影響到整個(gè)汽輪機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性能。汽輪機(jī)的異常震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致隔板汽封磨損，增大級(jí)間漏汽，同時(shí)加大轉(zhuǎn)子的軸向力，繼而引發(fā)推力瓦烏金發(fā)生熔化。汽輪機(jī)的異常震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致滑銷系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重磨損問題，進(jìn)而影響整個(gè)汽輪機(jī)組正常的熱膨脹，會(huì)引發(fā)更為嚴(yán)重的運(yùn)行故障。汽輪機(jī)的異常震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)部件出現(xiàn)松動(dòng)、損壞等問題，會(huì)威脅到整個(gè)汽輪機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。汽輪機(jī)的震動(dòng)問題本身就是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的情況，要想切實(shí)有效解決異常震動(dòng)問題，就必須要認(rèn)清汽輪機(jī)異常震動(dòng)帶來的危害以及引發(fā)汽輪機(jī)異常震動(dòng)的實(shí)際原因和表現(xiàn)形式，并進(jìn)行深入研究和總結(jié)，以保證汽輪機(jī)的運(yùn)行安全。

2汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)生震動(dòng)的原因

2.1機(jī)組運(yùn)行中中心不正引起震動(dòng)

（1）汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)暖機(jī)時(shí)間不夠，會(huì)造成汽輪機(jī)升速或加負(fù)荷過快，從而導(dǎo)致汽缸不均勻受熱膨脹，或滑銷系統(tǒng)產(chǎn)生卡澀現(xiàn)象，都會(huì)使汽缸對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相對(duì)歪斜，同時(shí)機(jī)組也會(huì)產(chǎn)生不正常的位移，引起震動(dòng)（2）機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)真空下降，會(huì)導(dǎo)致排汽溫度驟升，使后軸承上抬，易破壞機(jī)組的中心，從而引起震動(dòng)（3）靠背輪安裝不正確，使中心不正，引起震動(dòng)，且與機(jī)組的負(fù)荷成正比關(guān)系（4）機(jī)組運(yùn)行時(shí)，進(jìn)汽溫度超過設(shè)計(jì)規(guī)范，會(huì)增加機(jī)組脹差和汽缸變形（如高壓軸封向上抬起等），從而導(dǎo)致機(jī)組中心超出可移動(dòng)范圍，引起機(jī)組震動(dòng)（5）在特定情況下，轉(zhuǎn)子與汽缸不同心，會(huì)產(chǎn)生間隙振蕩。

2.2轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起震動(dòng)

（1）如果汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)生葉片折斷、脫落等問題，造成轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，以至于轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周就會(huì)受到一次不平衡質(zhì)量的離心力沖擊影響，最終體現(xiàn)的結(jié)果便是異常震動(dòng)。（2）在不引起汽輪機(jī)動(dòng)靜部件間摩擦的情況下，轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲，仍會(huì)引起震動(dòng)，其震動(dòng)特性除與轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡震動(dòng)情況類似外，軸向震動(dòng)也較顯著（3）汽輪機(jī)軸承油膜不穩(wěn)定或遭到破壞，軸瓦烏金會(huì)很快被燒壞，軸頸因受熱彎曲，致使機(jī)組發(fā)生劇烈震動(dòng)。

3汽輪發(fā)電機(jī)組震動(dòng)防止措施

3.1建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)汽輪機(jī)震動(dòng)診斷系統(tǒng)

為了更好的解決汽輪機(jī)震動(dòng)問題，研究人員應(yīng)建立完善的汽輪機(jī)震動(dòng)診斷檢測(cè)系統(tǒng)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)汽輪機(jī)震動(dòng)診斷系統(tǒng)主要采用了計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，數(shù)學(xué)模擬了人腦神經(jīng)系統(tǒng)，可以模擬人類處理信息的流程。對(duì)此，研究人員應(yīng)在汽輪機(jī)頭以及各個(gè)震動(dòng)點(diǎn)安裝吸納紅采集裝置與機(jī)械箱，采集信號(hào)后儲(chǔ)存于特定文件中，并利用信號(hào)降噪提取并保存小波能量。處理后的故障特征向量可以進(jìn)行測(cè)試診斷，從而快速判斷汽輪機(jī)的震動(dòng)原因，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行調(diào)整維修。

3.2防止油膜失穩(wěn)

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)汽輪機(jī)時(shí)應(yīng)適當(dāng)提升軸系穩(wěn)定性與系統(tǒng)阻尼，并做好相關(guān)工藝技術(shù)的檢查與控制工作，以免影響軸系的穩(wěn)定性，提高汽輪機(jī)的工作效率。日常汽輪機(jī)軸承維護(hù)工作可以有效防止油膜失穩(wěn)問題，對(duì)此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在遵循運(yùn)行原則的基礎(chǔ)上增大對(duì)比壓與負(fù)載，降低軸承寬度。同時(shí)，還應(yīng)在提高油溫的基礎(chǔ)上增大承載系數(shù)，降低潤(rùn)滑油粘度。但此種防止措施會(huì)降低油膜厚度，使汽輪機(jī)處于高溫工作狀態(tài)，從而導(dǎo)致油質(zhì)老化問題，期間設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分注意。軸瓦內(nèi)的軸頸穩(wěn)定性，是影響機(jī)組是否震動(dòng)的關(guān)鍵。如果機(jī)組在運(yùn)行過程中，軸頸穩(wěn)定性較差，由于外界因素的影響，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)。潤(rùn)滑油在機(jī)組內(nèi)的使用，其主要作用就是在軸瓦內(nèi)形成油膜，起到一定的潤(rùn)滑作用，避免摩擦導(dǎo)致的一系列不穩(wěn)定因素的產(chǎn)生。

3.3氣流震蕩防止

相較其他類型的震動(dòng)問題，氣流震蕩出現(xiàn)頻率較大?；诖耍O(shè)計(jì)人員應(yīng)利用反旋渦技術(shù)干擾流體的軸向運(yùn)行，提高流體失穩(wěn)界限的轉(zhuǎn)速。同時(shí)，還可以增大軸承軸徑的偏心率，以降低其震動(dòng)幅度。除此之外，設(shè)計(jì)人員還可以改變軸承的幾何形狀，打亂軸向旋流，降低切向力強(qiáng)度，確保轉(zhuǎn)子獲得更高速度的穩(wěn)定力，提高運(yùn)行速度。在機(jī)組正常運(yùn)行過程中，會(huì)對(duì)機(jī)組的震動(dòng)產(chǎn)生影響。同時(shí)滑銷系統(tǒng)制約著機(jī)組膨脹。如果機(jī)組的暖機(jī)時(shí)間具有差別，在升溫較快時(shí)，機(jī)組內(nèi)的各個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)都呈現(xiàn)出膨脹的狀態(tài)，直接會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力膨脹，影響機(jī)組的運(yùn)行速度和效率。

4結(jié)束語

汽輪機(jī)震動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響其正常運(yùn)行，降低了工作效率，帶來經(jīng)濟(jì)損失。汽輪機(jī)震動(dòng)受多種因素的影響，深入研究可以有效推動(dòng)我國(guó)電力生產(chǎn)的有效進(jìn)行。當(dāng)前我國(guó)多名學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了深入研究，并獲得了一定進(jìn)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張瑞華.汽輪機(jī)震動(dòng)故障的原因分析與處理[J].科技風(fēng)，2018（35）：169.

[2]何榮.汽輪機(jī)異常震動(dòng)分析與故障排除[J].南方農(nóng)機(jī)，2018，49（21）：164.

[3]孟迪爾.淺析發(fā)電廠汽輪機(jī)組軸承震動(dòng)原因分析及處理措施[J].科技風(fēng)，2018（32）：188.

（作者單位：寶鋼集團(tuán)八鋼公司能源中心熱力分廠）