電廠汽機(jī)摩擦振動(dòng)故障分析與診斷

曹帥帥 趙程

摘要：在汽輪機(jī)啟動(dòng)過程中，運(yùn)行參數(shù)和部件狀態(tài)極不穩(wěn)定，汽輪機(jī)摩擦振動(dòng)往往過大，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)摩擦過大以及剛度減小是兩種常見的汽輪機(jī)失效原因。根據(jù)工廠汽輪機(jī)兩次啟動(dòng)時(shí)軸承和摩擦振動(dòng)過大的問題，通過分析同一情況下機(jī)組啟動(dòng)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，診斷出發(fā)生故障的原因，為汽輪機(jī)發(fā)生摩擦振動(dòng)故障提供建議和指南。

關(guān)鍵詞：電廠;汽機(jī);摩擦振動(dòng);故障;分析診斷

電廠汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中，受各種因素影響，時(shí)常存在靜止與動(dòng)態(tài)部件相互摩擦的問題，機(jī)器發(fā)生各種故障，容易導(dǎo)致機(jī)器子系統(tǒng)失穩(wěn)，輕則導(dǎo)致機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象，重則造成轉(zhuǎn)軸嚴(yán)重彎曲或損毀。為避免這些問題，需要對汽機(jī)摩擦振動(dòng)故障原因進(jìn)行詳細(xì)分析和診斷，并針對性采取措施解決，從而促進(jìn)電廠汽機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行

1 摩擦原因

動(dòng)態(tài)和靜態(tài)摩擦問題通常會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)其他部件失效問題，例如：導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲，它會(huì)加劇塊體振動(dòng)的惡化，導(dǎo)致大軸完全彎曲或塊體破裂。導(dǎo)致摩擦振動(dòng)故障的主要原因如下：

1.1 轉(zhuǎn)軸振動(dòng)過大

當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸的振幅超過振動(dòng)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)偏差時(shí)，摩擦振動(dòng)可能就會(huì)發(fā)生損壞。

1.2 動(dòng)靜間隙不足

設(shè)計(jì)空間值太小，安裝空間太小，或間隔調(diào)整不符合安裝和維護(hù)等要求，導(dǎo)致摩擦振動(dòng)發(fā)生故障。

1.3 缸體跑偏、彎曲和變形

如果上輥和下輥之間的溫差大并且預(yù)熱時(shí)間不足，則輥可能變形甚至彎曲變形，這也是造成摩擦振動(dòng)發(fā)生故障的一個(gè)很大原因。

1.4 轉(zhuǎn)子和軸承的不對稱

旋轉(zhuǎn)部件的變形和位移，轉(zhuǎn)子和軸承中心不對稱，在最外側(cè)導(dǎo)致整個(gè)轉(zhuǎn)子傾斜，如果發(fā)生下面情況可能會(huì)導(dǎo)致摩擦性故障在短時(shí)間內(nèi)迅速增加：①摩擦誤差。②摩擦失效類型的故障：振幅連續(xù)變化，波動(dòng)沒有明顯的規(guī)律。

2 電廠汽機(jī)摩擦振動(dòng)故障防范措施

2.1 構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)

為了能夠精準(zhǔn)找到汽輪機(jī)摩擦振動(dòng)原因，相關(guān)專家和學(xué)者需要構(gòu)建完善、健全的汽輪機(jī)振動(dòng)診斷系統(tǒng)，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)問題提供準(zhǔn)確依據(jù)。新時(shí)期背景下，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，為構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)奠定了良好基礎(chǔ)，采用數(shù)字化模擬技術(shù)模擬人腦神經(jīng)，能夠構(gòu)建出與人腦信息處理邏輯一致的系統(tǒng)流程。為了達(dá)到汽輪機(jī)摩擦診斷目標(biāo)，需要轉(zhuǎn)接和學(xué)者在汽輪機(jī)各振動(dòng)點(diǎn)安裝接卸想和吸納紅采集裝置，以此來采集汽輪機(jī)運(yùn)行信號，并將采集的信號儲(chǔ)存到先關(guān)文件中。在此基礎(chǔ)上，采用信號降噪方式對采集信號進(jìn)行處理，提取信號中的小波能量并儲(chǔ)存。如此則能夠測試和診斷汽輪機(jī)故障特征，從而找到引發(fā)汽輪機(jī)摩擦振動(dòng)的主要原因，有利于技術(shù)人員采取針對性措施進(jìn)行維修和調(diào)整，從而提高汽輪機(jī)故障處理的效率和質(zhì)量，促進(jìn)汽輪機(jī)安全運(yùn)行。

2.2 避免油膜失穩(wěn)

汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)工程中需要適當(dāng)提高系統(tǒng)阻尼和軸系的穩(wěn)定效果，在生產(chǎn)過程中應(yīng)嚴(yán)格按照工藝技術(shù)操作，并做好控制檢查工作，避免受各種客觀因素影響降低汽輪機(jī)軸系穩(wěn)定性，如此可以從根源上降低汽輪機(jī)摩擦振動(dòng)發(fā)生率，有利于提高其工作水平。在此基礎(chǔ)上，電廠還應(yīng)重視汽輪機(jī)軸承日常維護(hù)管理工作，汽輪機(jī)在長時(shí)間運(yùn)行過程中，不可避免會(huì)產(chǎn)生各種故障問題，通過日常維護(hù)，能夠有效避免油膜失穩(wěn)問題。為滿足這一需求，需要設(shè)計(jì)人員在汽輪機(jī)設(shè)計(jì)過程中遵循安全運(yùn)行原則，適當(dāng)增加汽輪機(jī)對比壓和負(fù)載，同時(shí)縮小軸承的寬度。在此基礎(chǔ)上，還要相應(yīng)提高油溫，增加承載系數(shù)，同時(shí)降低潤滑油粘結(jié)度。這種方式雖然能夠有效避免汽輪機(jī)產(chǎn)生摩擦振動(dòng)故障，但也會(huì)縮小油膜厚度，如果汽輪機(jī)長期在高溫狀態(tài)下運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致油質(zhì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象。所以需要設(shè)計(jì)人員引起高度重視。

2.3 避免氣流震蕩

汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的氣流振動(dòng)相對于其他振動(dòng)而言頻率更高，針對氣流振動(dòng)問題，需要從設(shè)計(jì)方面入手進(jìn)行改進(jìn)。設(shè)計(jì)人員可以采用反旋渦技術(shù)干擾流體向汽輪機(jī)軸向運(yùn)行，以此來強(qiáng)化流體轉(zhuǎn)速。與此同時(shí)，也可以適當(dāng)加大軸承軸徑偏心率，這種方式可以有效減少軸承振動(dòng)幅度。此外，設(shè)計(jì)人員還可以轉(zhuǎn)變軸承形狀，使軸向旋流被打亂，從而降低軸承的切向力，保證汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)子始終處于高速、穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)減少摩擦振動(dòng)故障產(chǎn)生。

2.4 合理調(diào)節(jié)均壓箱壓力

汽輪機(jī)啟動(dòng)后，如果壓力過高，會(huì)增加汽輪機(jī)供氣量，如此則極大可能會(huì)發(fā)生汽封漏氣問題，如果不及時(shí)處理，蒸汽隨著運(yùn)轉(zhuǎn)逐漸進(jìn)入汽輪機(jī)有系統(tǒng)中，從而引發(fā)摩擦振動(dòng)故障。為了避免這一問題，需要合理調(diào)節(jié)均壓箱壓力。通常情況下，汽輪機(jī)的均壓箱壓力值需要控制在0.05 MPa左右，只有滿足這一需求，均壓箱才能夠充分發(fā)揮自身作用和功能，有效阻隔有系統(tǒng)和蒸汽，從而降低汽輪機(jī)摩擦振動(dòng)故障發(fā)生率。

2.5 合理控制汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)操作

電廠汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，雖然可以通過主油箱控制負(fù)壓樁體，但是為了避免產(chǎn)生油霧，需要技術(shù)人員在汽輪機(jī)操作時(shí)利用主油泵斷油，在此基礎(chǔ)上，可以通過主油箱為軸承箱提供負(fù)壓，促進(jìn)污染物進(jìn)入汽輪機(jī)的油系統(tǒng)中。在采用這種操作方法時(shí)，需要將主油箱的負(fù)壓控制在486 Pa左右。此外，電廠技術(shù)人員還應(yīng)在日常維護(hù)管理工作中，重視檢查主油箱、油凈化裝置、各軸承箱等部位，并對油箱密封性進(jìn)行檢測，如果密封性不合格，需要采用硅膠進(jìn)行密封，選擇的硅膠必須要保證耐油性良好，從而避免汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中，有雜質(zhì)或水分進(jìn)入油箱并引發(fā)摩擦振動(dòng)故障。

2.6 排查轉(zhuǎn)子熱彎曲故障

電廠汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)子需要在蒸汽區(qū)范圍內(nèi)長時(shí)間工作，這也使得轉(zhuǎn)子在熱作用下會(huì)產(chǎn)生熱彎曲故障，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)出現(xiàn)摩擦振動(dòng)問題。針對這類故障，設(shè)計(jì)人員需要在汽輪機(jī)設(shè)計(jì)過程中，選用耐高溫性能強(qiáng)、耐腐蝕性能好的材料作為轉(zhuǎn)子材料。如果汽輪機(jī)在運(yùn)行中轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲故障，技術(shù)人員需要及時(shí)停止汽輪機(jī)作業(yè)，并將故障轉(zhuǎn)子取下，更換全新轉(zhuǎn)子，從而解決故障問題，保證汽輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)束語：

綜上所述，汽輪機(jī)作為電廠發(fā)電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其運(yùn)行效率能夠直接影響電廠發(fā)電效果。然而，在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，受各種各管因素影響，容易產(chǎn)生摩擦振動(dòng)故障，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行，從而為電廠帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。針對這一問題，電廠技術(shù)人員需要給予高度重視，并做好汽輪機(jī)日常維護(hù)檢修工作，同時(shí)掌握一些常見振動(dòng)故障解決措施，以備發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)解決和處理。從而保證汽輪機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]王濤. 電廠汽機(jī)異常振動(dòng)故障及診斷分析[J]. 科學(xué)與信息化， 2020（7）：2.

[2]佟立臣， 張旭. 汽輪機(jī)摩擦振動(dòng)故障的分析與診斷[J]. 內(nèi)燃機(jī)與配件， 2019（3）：3.