淺析火電廠汽輪機異常振動的原因及改善措施

賈國強

摘 要：在我國的火電廠中，汽輪機及汽輪機組是最重要的運行設備，其運行的穩(wěn)定性也直接的影響了火力發(fā)電廠的發(fā)電效率，火電廠汽輪機的一類常見故障就是異常振動現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)這類故障，火電廠整個發(fā)電機組的工作質量和運行效率也都會受到影響，整個供電系統(tǒng)可能無法正常運行，社會公眾的正常工作和生活都會受到影響，這也大大的降低了火電廠的經濟效益和社會效益，因此，我們應認真的分析汽輪機出現(xiàn)異常振動的原因，并探尋其解決的方案。

關鍵詞：火電廠汽輪機;異常振動;原因及改善措施

引言

汽輪機是火力發(fā)電廠的核心設備，是發(fā)電系統(tǒng)中關鍵的組成部分，主要部件有氣缸、轉子、聯(lián)軸器等，為高速旋轉機械。該機組的正常運行除了能確保電力生產單位正常供電外，還能保障從業(yè)人員的人身安全。因此，加強機組的振動故障監(jiān)測和診斷，對保障汽輪機的安全使用有著重要意義。但因汽輪機工作的環(huán)境較為復雜，加上人為操作因素的影響，汽輪機運行時出現(xiàn)振動異常的發(fā)生率不斷上升。在啟動過程中發(fā)生振動異常危險的同時，還嚴重威脅其使用的安全性。下文將對汽輪機冷態(tài)啟動過程中振動異常情況的原因及解決方案進行分析和探索。

1汽輪機振動特性分析

汽輪機是重要工業(yè)設備，其工作性質是高溫、高壓和高速。由于長期高速旋轉，汽輪機裝置經常出現(xiàn)故障，嚴重影響發(fā)電機裝置的正常運行。汽輪機組的異常振動是汽輪機最復雜的誤差之一，裝置的振動往往受到多方面影響，如汽輪機裝置的參數(shù)、徑流參數(shù)、油溫、油質的變化都會引起機組振動。因此必須分析汽輪機異常振動的原因。只有在已知條件下結合實際情況，分析汽輪機振動異常的原因，進行總結和討論，決定汽輪機檢修方法。如果設備初始啟動速度超過其臨界速度，則可以估計所攜帶振動的大小是否會導致故障。如果情況良好，一般可以斷定渦輪轉子和牽引齒輪轉子處于平衡狀態(tài)，拉伸器沒有損壞。如果設備停止后轉子平衡，應注意空載時空轉速度必須為3000r/min，并且轉子的轉數(shù)必須控制在安全范圍內?？筛鶕?jù)規(guī)定的標準調整到載體的垂直振動，原則上振動不變，可根據(jù)規(guī)定的15m標準調整到載體的垂直振動。若載荷為200MW，原則上振動不變，若按91.5m調整，則需及時開關機。

2振動故障的診斷

經研究汽輪機啟動過程中的振動故障，初步判定其原因可歸結為以下4點：①動靜碰磨一旦發(fā)生，汽輪機就會發(fā)生啟動時的振動故障，而動靜碰磨之所以會發(fā)生，是因為汽輪機在進行大修時，對軸封或者油檔間隙進行了不合理的調試操作;②因為氣缸在進行疏水時沒有將水順利疏通，使得水進入轉軸中，使轉軸發(fā)生變形;③與溫差控制有一定關聯(lián)，此情況是發(fā)生在操作沖轉的過程中，當然沖轉前也有可能，這就使得轉子的穩(wěn)定大于規(guī)定值，最終出現(xiàn)變形的結果;④轉子自身質量問題，使其在運轉時發(fā)生不平衡現(xiàn)象。

而經過排查發(fā)現(xiàn)：①在大修汽輪機時，汽輪機還是原來的12#汽輪機，所以導致振動故障發(fā)生的原因基本不可能是轉子本身存在質量問題，或在運轉的過程中出現(xiàn)不平衡的現(xiàn)象而導致的;②有關工作人員在調閱了汽輪機的運行記錄后，發(fā)現(xiàn)部門之間的溫差值都處于正常范圍，所以，基本也可以排除汽輪機在進行沖轉之前與沖轉時，各部門之間的溫差值沒有被合理控制，使轉子的溫度超過正常范圍而出現(xiàn)變形，導致機器發(fā)生振動故障的可能性;③通過工作人員再次復查低、中、高壓缸，基本可以排除氣缸異常的情況;④在仔細檢查機頭位置的大軸撓度之后，發(fā)現(xiàn)大軸的撓度在機器啟動前后不一致，啟動前是45μm，啟動后經過半小時運轉，撓度變成了50μm;⑤發(fā)現(xiàn)機器的1#瓦處在轉動過程中發(fā)出了刮擦的聲音，進行降速后，發(fā)生時滯性的振動問題。所以初步可以判斷出動靜碰磨是導致汽輪機啟動時發(fā)生振動故障的原因所在。

3汽輪機異常振動的原因分析

3.1汽輪機持續(xù)運行導致的振動

汽輪機運行過程中發(fā)生的故障可能會有油系統(tǒng)溫度出現(xiàn)下降、蒸汽質量下降、缸脹不均勻、真空度下降等，這些現(xiàn)象都是導致汽輪機在啟動過程發(fā)生振動故障的直接原因。例如，汽輪機原本可以正常振動，但是如果對它進行大修的情況下，再對它發(fā)出重新啟動的指令，在啟動的初期，它的1#軸承附近的振動值會發(fā)生上升，然而在功率不斷增加的過程中，振動值又慢慢恢復到正常范圍，此種振動現(xiàn)象的發(fā)生是因為蒸汽品質的原因導致的激振現(xiàn)象。如果現(xiàn)場工況流量較小，流量的異常會使激振力變?yōu)楹娃D速頻率不成比例的各種不同頻率的激振力，產生的這種激振力會導致調頻正常的葉片也發(fā)生相對較大的動應力。假如在流通部件和葉片之間有結垢存在，那么由于氣流不均勻則會導致產生更大的激振力。

3.2油膜不穩(wěn)定

汽輪機油膜失穩(wěn)主要有半速渦流和油膜振蕩等2種類型。當轉子轉速低于2倍第一臨界轉速時，通常會發(fā)生半速轉捩。隨著速度增加，這種情況會以較低速度發(fā)生。一般來說，這種振動會在最大轉速下持續(xù)，或在轉子轉速達到一定值時消失。檢測半速旋轉的最有效方法是級聯(lián)圖。此外，低頻功能也可以通過示波圖或沿軸心軌跡看到。

3.3氣流激振引發(fā)的異常振動

氣流激振引起的振動特征主要有2點：①氣流激振的低頻分量值在增大時不屬于正常情況;②氣流激振情況下，參數(shù)也在不斷變化。有很多原因可導致發(fā)生氣流激振，比如靜葉出口氣流不均勻導致的氣流激振力;回轉隔板、噴嘴調節(jié)、部分進汽級靜葉片出口氣流不均勻導致激振力的發(fā)生。汽機負荷參數(shù)設置不恰當、供汽方式錯誤等都可能會造成氣流激振。

4火電廠汽輪機異常振動的改善對策

4.1油膜振動的處理措施

通過總結大量實踐經驗，分析資料，總結出處理油膜振動的具體措施：①適當提高數(shù)據(jù)值;②盡量減小墊層之間距離，能很好地控制振動的頻率和強度;③盡量減小載體夾角。然后根據(jù)實際需要選擇潤滑油。在強度沖擊情況下，應使用低黏度潤滑油。另外，振動主要是由于各部件受力不均導致受力異常，不平衡受力導致設備在高速轉動的過程中偏離中心，要根據(jù)實際情況靈活選擇維修措施。

4.2蒸汽流振動故障的產生

處理氣流引起的異常振動非常困難。一般來說，為提高處理誤差的能力和誤差響應措施的質量，有必要深入分析和研究汽輪機的振動現(xiàn)象和強度。必須編制至少1年的振動和運行數(shù)據(jù)，使其成為數(shù)據(jù)曲線。分析數(shù)據(jù)曲線的變化和幅度，最終確定氣流強度的分布。降低負荷變化速度，避免負荷變化過快導致汽流異常產生振動。

4.3提高機組膨脹和溫度的措施

機組的膨脹由多種原因造成，從成型角度看，原因可分膨脹不均勻、溫度不穩(wěn)定的故障。因此，為避免機組故障，可定期檢查、維修和更換頂升系統(tǒng)。操作汽輪機設備前，有必要提供均勻的預熱，使汽缸保持溫度。還需要監(jiān)測潤滑油溫度、軸封溫度和排氣蒸汽溫度。如果發(fā)現(xiàn)溫度不符合操作要求，必須及時采取相應措施，建立自動溫控系統(tǒng)。

結語

火電廠汽輪機異常振動是有多種因素導致的，當運行過程中出現(xiàn)這類故障時，相關技術人員應科學的判斷汽輪機異常振動的本質，同時全面的分析導致異常振動故障出現(xiàn)的原因，制定出有針對性的改善對策，建立完善的設備檢修制度，盡可能的降低汽輪機異常振動出現(xiàn)的概率，從而提升火電廠的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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