電廠汽機摩擦振動故障分析與診斷

尚李超

摘要：汽輪機的靜動摩擦是引起摩擦振動的常見原因，摩擦振動故障的準確診斷及檢測對提高汽輪機的安全性能具有重要意義。當前，在摩擦誤差診斷中，主要根據(jù)振動、頻譜、波形或軸軌變化來分析振動特性?；诖?，本文詳細探討了電廠汽機摩擦振動故障分析與診斷。

關(guān)鍵詞：電廠汽機;摩擦振動;原因;診斷

汽輪機作為電廠發(fā)電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其運行效率直接影響電廠的發(fā)電效果。然而，在汽輪機運行中，受各種管道因素的影響，易產(chǎn)生摩擦振動故障，嚴重影響整個系統(tǒng)的運行，給電廠造成巨大的經(jīng)濟損失。針對這一問題，電廠技術(shù)人員需高度重視，做好汽輪機的日常維護檢修工作，掌握常見的一些振動故障解決方法，以便在出現(xiàn)故障時能及時解決處理，確保汽輪機安全穩(wěn)定運行。

一、電廠汽機摩擦原因

動靜態(tài)摩擦問題通常會導致汽輪機其他部件發(fā)生故障，如轉(zhuǎn)子彎曲，從而加劇塊體振動惡化，導致大軸完全彎曲或塊體破裂。摩擦振動故障主要原因為：

1、轉(zhuǎn)軸振動過大。當旋轉(zhuǎn)軸振幅超過動、靜態(tài)振動偏差時，摩擦振動可能受到損壞。

2、動靜間隙不足。設(shè)計空間值、安裝空間過小，或間隔調(diào)整不滿足安裝維護等要求，導致摩擦振動故障。

3、缸體跑偏、彎曲、變形。若上、下輥溫差大，預(yù)熱時間不足，輥可能變形甚至彎曲變形，這也是摩擦振動失效的一個主要原因。

4、轉(zhuǎn)子和軸承的不對稱。旋轉(zhuǎn)部件的變形及位移，轉(zhuǎn)子和軸承中心的不對稱導致整個轉(zhuǎn)子在最外側(cè)傾斜。若出現(xiàn)以下情況，摩擦故障可能會在短時間內(nèi)迅速增加：①摩擦錯誤;②摩擦失效類型故障：振幅連續(xù)變化，波動無明顯規(guī)律。

二、汽機摩擦振動故障帶來的危害

汽輪機運行中的摩擦振動故障主要是由于平衡位置的偏離，導致動能和位能的轉(zhuǎn)換。一般來說，若汽輪機輕微振動且不超過某一振幅，則不會影響其正常運行，因此不會造成危害事件。一旦振幅增大，將直接危及汽輪機系統(tǒng)，導致系統(tǒng)故障，降低汽輪機的工作效率。汽輪機振動故障的原因很多，包括軸承磨損、發(fā)電機轉(zhuǎn)子水路堵塞、軸系中心變化等。這些故障屬于異常振動，若不及時處理，將導致汽輪機組部件松動，造成機組內(nèi)動部件與靜態(tài)零件摩擦，最終造成汽輪機振動故障。該故障將加速機器的老化過程，縮短機器的使用壽命。由于汽輪機振動故障種類較多，電廠技術(shù)人員在安裝及使用中需做好檢查和試驗工作，確保振動幅值控制在合理范圍內(nèi)。當前，我國已頒布了一系列汽輪機運行標準，其中明確規(guī)定運行時的振幅應(yīng)控制在0.05mm以內(nèi)。

三、電廠汽機摩擦振動故障防范措施

1、建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)。為了準確查找汽輪機摩擦振動的原因，相關(guān)專家學者需建立完善的汽輪機振動診斷系統(tǒng)，為及時發(fā)現(xiàn)振動問題提供準確依據(jù)。在新時代背景下，科技的不斷進步為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)的構(gòu)建打下了良好的基礎(chǔ)，利用數(shù)字仿真技術(shù)模擬人腦神經(jīng)，可建立一個符合人腦信息處理邏輯的系統(tǒng)流程。為實現(xiàn)汽輪機摩擦診斷的目的，需在汽輪機的每個振動點上安裝接收、卸載和吸收紅色采集裝置，以便采集汽輪機運行信號，并將采集到的信號存儲在相關(guān)文件中。在此基礎(chǔ)上，對采集到的信號進行去噪處理，提取并存儲信號中的小波能量。這樣就可對汽輪機的故障特征進行測試診斷，以找出汽輪機摩擦振動的主要原因，有利于技術(shù)人員采取有針對性的維修調(diào)整措施，從而提高汽輪機故障處理效率及質(zhì)量，促進汽輪機的安全運行。

2、避免油膜不穩(wěn)定。在汽輪機的設(shè)計工程中，必須適當提高系統(tǒng)阻尼及軸系的穩(wěn)定效果。在生產(chǎn)過程中，必須嚴格按工藝技術(shù)操作，做好控制檢查工作，以免受到各種客觀因素的影響，降低汽輪機軸系的穩(wěn)定性，這樣能從根本上降低汽輪機摩擦振動的發(fā)生率，有利于提高汽輪機工作水平。在此基礎(chǔ)上，電廠還應(yīng)重視汽輪機軸承的日常維護管理，汽輪機在長期運行中不可避免地會出現(xiàn)各種故障問題，通過日常維護，可有效避免油膜不穩(wěn)定的問題。為滿足這一需求，設(shè)計人員在汽輪機設(shè)計中需遵循安全運行原則，適當增加汽輪機的對比壓及負載，同時減小軸承寬度。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)相應(yīng)提高油溫，增加軸承系數(shù)，同時降低潤滑油的附著力。這種方法雖能有效避免汽輪機的摩擦振動故障，但也會降低油膜厚度，若汽輪機長期在高溫下運行，油質(zhì)會老化。因此，設(shè)計人員需高度重視。

3、避免氣流震蕩。汽輪機在運行中產(chǎn)生的氣流振動頻率高于其它振動頻率，針對氣流振動問題，有必要對設(shè)計進行改進。設(shè)計人員可利用反渦流技術(shù)干擾流體向汽輪機的軸向運行，以強化流體轉(zhuǎn)速。同時，軸承軸徑偏心度也可適當增大，可有效降低軸承振幅。此外，設(shè)計人員還可通過改變軸承形狀來打亂軸向旋流，從而減小軸承切向力，保證汽輪機運行期間轉(zhuǎn)子始終高速穩(wěn)定運行，減少摩擦振動故障的發(fā)生。

4、合理調(diào)整均壓箱壓力。汽輪機啟動后，若壓力過高，將增加汽輪機的供氣量，這樣可能會出現(xiàn)汽封漏氣問題，若不及時處理，蒸汽將隨著運行逐漸進入汽輪機系統(tǒng)中，導致摩擦振動故障。為避免這一問題，需合理調(diào)整均壓箱壓力。正常情況下，汽輪機均壓箱壓力值需控制在0.05MPa左右，只有滿足這一要求，均壓箱才能充分發(fā)揮其作用功能，有效阻隔現(xiàn)有系統(tǒng)及蒸汽，從而減少汽輪機摩擦振動故障的發(fā)生率。

5、合理控制汽輪機的運行。在電廠汽輪機運行期間，雖然負壓樁可通過主油箱控制，但為了避免油霧，技術(shù)人員需在汽輪機運行期間使用主油泵切斷油。在此基礎(chǔ)上，通過主油箱向軸承箱提供負壓，促進污染物進入汽輪機油系統(tǒng)中。采用這種操作方式時，主油箱的負壓需控制在486Pa左右。此外，電廠技術(shù)人員在日常維護管理工作中還應(yīng)注意檢查主油箱、油凈化裝置、軸承箱等部件，并測試油箱的密封性，若密封性不合格，需使用硅膠進行密封，選用的硅膠必須保證良好的耐油性，以避免汽輪機運行時雜質(zhì)或水分進入油箱而引起摩擦振動故障。

6、檢查轉(zhuǎn)子熱彎曲故障。電廠汽輪機在運行中，轉(zhuǎn)子需在蒸汽區(qū)長時間工作，這也使轉(zhuǎn)子在熱作用下產(chǎn)生熱彎曲故障，導致汽輪機摩擦振動。針對這些故障，設(shè)計人員在汽輪機設(shè)計時需選擇耐高溫性強、耐腐蝕性好的材料作為轉(zhuǎn)子材料。當汽輪機運行時出現(xiàn)轉(zhuǎn)子熱彎曲故障時，技術(shù)人員應(yīng)及時停止汽輪機運行，將故障轉(zhuǎn)子拆除并更換新轉(zhuǎn)子，以解決故障問題，保證汽輪機穩(wěn)定運行。

7、對其他問題的防范措施。除上述問題外，膨脹不均也是電廠汽輪機摩擦失效的主要原因，膨脹不均的原因是汽輪機在受熱與加熱時受阻。為解決這一問題，技術(shù)人員需在汽輪機使用前進行全面檢查，及時消除各種隱患，疏通所有管道，并在疏水中對管道設(shè)施及汽輪機機體進行徹底清理。此外，在汽輪機運行中，再熱壓力與金屬汽缸之間的應(yīng)力不均勻時，要求技術(shù)人員及時檢查故障。

總之，在電廠汽輪機運行中，受各種因素影響，經(jīng)常會出現(xiàn)靜動態(tài)部件間的摩擦問題。機器的各種故障易導致機器子系統(tǒng)不穩(wěn)定，輕則可能導致機組振動，重則導致轉(zhuǎn)軸嚴重彎曲或損壞。為避免這些問題的發(fā)生，有必要對汽輪機摩擦振動故障原因進行詳細分析診斷，并采取有針對性的措施加以解決，以促進電廠汽輪機的穩(wěn)定運行。

參考文獻

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