大型火電廠汽輪機(jī)軸承振動(dòng)的原因分析及處理對(duì)策研究

劉蕾

哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司 黑龍江哈爾濱 150046

軸承是大型火電廠發(fā)電設(shè)備的重要關(guān)鍵部件，汽輪機(jī)組在長(zhǎng)時(shí)間工作情況下，汽輪機(jī)軸承振動(dòng)過(guò)大可能導(dǎo)致故障，為了在一定程度上提高火電廠汽輪機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量，分析大型火電廠軸承振動(dòng)的原因是十分必要的，并結(jié)合實(shí)際情況提出有效且科學(xué)的解決方案，這樣可以提高處理工藝的科學(xué)性，在一定程度上提高大型火電廠汽輪機(jī)的安全性能。

1 造成大型火電廠汽輪機(jī)軸承振大的原因

1.1 汽輪機(jī)軸出現(xiàn)氣流激振現(xiàn)象

大型火電廠汽輪機(jī)軸在運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)氣流激振現(xiàn)象，從而，導(dǎo)致汽輪機(jī)軸承產(chǎn)生振動(dòng)。這種振動(dòng)現(xiàn)象是由于蒸汽對(duì)汽輪機(jī)葉片的連續(xù)沖擊造成的。當(dāng)氣流到達(dá)汽輪機(jī)末端時(shí)，運(yùn)行過(guò)程將變得混亂和不規(guī)則，而葉片自身具有膨脹和收縮的特點(diǎn)，這將對(duì)汽輪機(jī)的汽道產(chǎn)生一定的影響，從而引起振動(dòng)激振。如果氣流激振頻率不穩(wěn)定，會(huì)出現(xiàn)明顯的極化現(xiàn)象，導(dǎo)致低頻和分量增加，而且，氣流也將有較大的差異，這將會(huì)產(chǎn)生連續(xù)增加的運(yùn)行參數(shù)，在一定程度上會(huì)產(chǎn)生汽輪機(jī)軸承振動(dòng)增大的現(xiàn)象[1-2]。

1.2 汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子發(fā)生熱變形

轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度會(huì)隨著安裝的容量的擴(kuò)大而增加，轉(zhuǎn)子中發(fā)生熱變形現(xiàn)象，將會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)組產(chǎn)生異常振動(dòng)。一是由于振幅的大小和該機(jī)組轉(zhuǎn)子的運(yùn)行時(shí)間有一定關(guān)系，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，溫度也會(huì)升高。如果超過(guò)負(fù)荷，冷卻狀態(tài)會(huì)發(fā)生一定程度的變化，從而導(dǎo)致熱變形。其次，隨著轉(zhuǎn)子發(fā)熱量的增加，會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，這樣導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)凹凸不平的狀態(tài)。為此，當(dāng)機(jī)組在該渠道進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)異?，F(xiàn)象。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)子不僅會(huì)受到內(nèi)應(yīng)力大小的作用，還會(huì)受到材質(zhì)的影響，這將在很大程度上導(dǎo)致熱量的釋放。由于轉(zhuǎn)子連續(xù)受熱，振動(dòng)倍率增大，相位波動(dòng)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振幅增大。

1.3 摩擦振動(dòng)增大汽輪機(jī)軸承振動(dòng)

當(dāng)轉(zhuǎn)子使機(jī)組部分區(qū)域溫度升高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的氣壓差，這會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)信號(hào)出現(xiàn)差異。受到線性沖擊以及新的不平衡力的影響，會(huì)導(dǎo)致機(jī)組的振動(dòng)幅度有所提升。并且，當(dāng)轉(zhuǎn)子與軸承之間發(fā)生摩擦，產(chǎn)生火花，機(jī)組區(qū)間波形開(kāi)展分化，隨著數(shù)量的增加，導(dǎo)致波形出現(xiàn)削頂現(xiàn)象，并且振動(dòng)變得更加激烈。當(dāng)汽輪機(jī)的突然停止時(shí)，行為變化的發(fā)生，會(huì)使軸承的臨界值有所降低，導(dǎo)致溫度突然升高，為此，汽輪機(jī)會(huì)發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象。

1.4 機(jī)組在運(yùn)行中受到軸封供汽壓力

軸封的結(jié)構(gòu)、材料和形狀均可以導(dǎo)致軸承產(chǎn)生振動(dòng)，伴隨機(jī)組運(yùn)行溫度的上升，在一定程度上導(dǎo)致軸承受熱產(chǎn)生變形。為此，其中的供汽壓力也隨之發(fā)生變化，使蒸汽從高壓端泄露，隨著空氣將從低壓端進(jìn)入，軸封由于壓力高低產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致振動(dòng)幅度有所增加。

1.5 潤(rùn)滑油油質(zhì)問(wèn)題

汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)是保證機(jī)組安全運(yùn)行重要輔助系統(tǒng)，潤(rùn)滑油油質(zhì)不高直接印象機(jī)組的安全運(yùn)行。因?yàn)闈?rùn)滑油是供應(yīng)機(jī)組軸承潤(rùn)滑，機(jī)組的軸承布置在汽封外側(cè)距離較近，汽封會(huì)漏出一定量的蒸汽，所以潤(rùn)滑油因?yàn)殚L(zhǎng)期接觸蒸汽的原因造成含水量增加，潤(rùn)滑油油質(zhì)降低，如果不及時(shí)更換就會(huì)造成軸承磨損加劇，故而軸承振動(dòng)變大。

2 汽輪機(jī)軸承振動(dòng)大的處理措施

2.1 排除蒸汽激振現(xiàn)象

有必要仔細(xì)檢查蒸汽引起的振動(dòng)現(xiàn)象。主要內(nèi)容如下：①運(yùn)行人員應(yīng)根據(jù)汽輪機(jī)的特點(diǎn)定期檢查并記錄勵(lì)磁信息。②分析故障。檢驗(yàn)人員應(yīng)定期將每次振動(dòng)時(shí)間與相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)。根據(jù)機(jī)組軸承振動(dòng)的最大值與最小值的比較，繪制了相應(yīng)的曲線[3]。

2.2 軸封系統(tǒng)加強(qiáng)監(jiān)視及規(guī)范操作

軸封系統(tǒng)的溫度壓力要作為重點(diǎn)的監(jiān)控參數(shù)，在汽源切換過(guò)程中要控制好壓力和溫度參數(shù)。啟停機(jī)過(guò)程中的軸封供汽的切換和參數(shù)配置尤為重要，要防止誤操作發(fā)生。造成設(shè)備損傷，機(jī)組振動(dòng)變大。

2.3 掌握摩擦振動(dòng)原理，減輕摩擦振動(dòng)現(xiàn)象

相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)基于摩擦的基本原理，對(duì)振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行深入研究，而摩擦振動(dòng)一般出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子上。若轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲的現(xiàn)象，則汽輪機(jī)將會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則運(yùn)動(dòng)等情況。根據(jù)轉(zhuǎn)子受力面積的不同，摩擦力也不同[4]。如果摩擦力比較大，則轉(zhuǎn)子在連續(xù)運(yùn)作的狀況下，會(huì)隨著溫度的升高而導(dǎo)致兩個(gè)截面中的運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡加劇。當(dāng)轉(zhuǎn)子局部出現(xiàn)過(guò)度受熱的情況時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲現(xiàn)象。為此，工作人員應(yīng)當(dāng)從摩擦的原理出發(fā)，進(jìn)行有效的分析與檢查。

2.4 潤(rùn)滑油系統(tǒng)控制

潤(rùn)滑油系統(tǒng)的控制主要有一些幾點(diǎn)：

①潤(rùn)滑油工作參數(shù)控制，機(jī)組運(yùn)行中，潤(rùn)滑油的主要監(jiān)控參數(shù)是油溫和油壓。油溫變高需要檢查冷卻器是否工作正常。油壓不穩(wěn)定的原因需要針對(duì)不同機(jī)組，獨(dú)立主油泵的潤(rùn)滑油系統(tǒng)，需要檢查主油泵是否有問(wèn)題。但是有的機(jī)組主油泵的葉輪是在機(jī)組的主軸上，故在機(jī)組正常運(yùn)行中不存在出力問(wèn)題，此時(shí)就需要考慮排煙風(fēng)機(jī)是否有問(wèn)題造成油箱負(fù)壓不正常。②油質(zhì)控制，因?yàn)闈?rùn)滑油無(wú)法避免的會(huì)進(jìn)入蒸汽造成水分增加油質(zhì)下降，所以定期更換潤(rùn)滑油并且濾油是運(yùn)行維護(hù)中要嚴(yán)格完成的[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，分析了火電廠汽輪機(jī)軸承振動(dòng)的原因。因此，可以解釋為：保證軸承振動(dòng)的穩(wěn)定對(duì)整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行非常重要。本文說(shuō)明了幾點(diǎn)引發(fā)振動(dòng)增大的情況和日常防范的措施。但是機(jī)組軸承振動(dòng)增大多數(shù)情況下設(shè)備已經(jīng)損傷，所以一定要重視機(jī)組軸承振動(dòng)的變化，避免惡性事故的發(fā)生。