汽輪機(jī)振動故障分析技術(shù)研究

胡寧

哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司 黑龍江 哈爾濱 150090

引言

火力發(fā)電廠中，汽輪機(jī)是十分重要的設(shè)備，屬于電力輸出的核心設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實際運行很容易受到外界因素影響，對運行環(huán)境要求較高。汽輪機(jī)運轉(zhuǎn)中一旦發(fā)生故障，就會對火力發(fā)電廠運營產(chǎn)生直接影響，所以，為了保證火力發(fā)電廠能始終正常穩(wěn)定地運行，必須加強(qiáng)檢修和維護(hù)工作，及時排查和解決各類汽輪機(jī)故障問題，以提高汽輪機(jī)的使用效率，保證火力發(fā)電廠電力輸出的效率，進(jìn)而滿足人們的用電需求，實現(xiàn)火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

1 汽輪機(jī)的組成和基本工作原理

汽輪機(jī)也被叫作蒸汽透平發(fā)動機(jī)，是一種旋轉(zhuǎn)式的蒸汽動力裝置，其工作原理是高溫高壓蒸汽穿過固定噴嘴成為加速氣流后噴射到葉片上，使裝有葉片排的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，同時對外做功。汽輪機(jī)是現(xiàn)代火力發(fā)電廠的主要設(shè)備，在發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。汽輪機(jī)由轉(zhuǎn)動部分和靜止部分組成，內(nèi)部主要有汽缸、轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器靜葉片、動葉片、汽封和軸承等構(gòu)件，每個部件會因不同的因素在運行過程中產(chǎn)生許多故障。在鍋爐的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，一次通過一系列環(huán)形配置的噴嘴和動葉，將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。蒸汽在汽輪機(jī)中會以不同的方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，構(gòu)成了不同工作原理的汽輪機(jī)[1]。

2 分析火電廠汽輪機(jī)出現(xiàn)異常振動的原因

2.1 軸承損壞故障

在電廠汽輪機(jī)中，常見的是軸承損壞故障，影響軸承的運行有多種因素，其中包括軸承磨損和破裂，以及機(jī)器長時間的工作或是外力碰撞等因素造成，另外，由于缺乏對設(shè)備的檢查和惡劣的環(huán)境，也可能導(dǎo)致軸承出現(xiàn)故障。對普通的軸承而言，為了潤滑效果，通常采用固定間隔的方式，避免滾珠和金屬結(jié)構(gòu)互相磨損，一旦使用質(zhì)量低劣的潤滑油，就會影響軸承的準(zhǔn)確度。同時，溫度與濕度的變化，也可能造成軸承的物理損壞，其通過的水流影響了軸承的潤滑效果，對軸承產(chǎn)生一定的影響。

2.2 因轉(zhuǎn)子受熱彎曲變形而導(dǎo)致異常振動

導(dǎo)致轉(zhuǎn)子受熱彎曲變形的因素很多，最主要的是轉(zhuǎn)子散熱不良、自身熱量過高導(dǎo)致的變形。在汽輪機(jī)運行時，冷空氣、水汽等進(jìn)入氣缸內(nèi)，和氣缸產(chǎn)生摩擦產(chǎn)生大量的熱能，這些熱能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子難以有效冷卻而受熱變形。一旦轉(zhuǎn)子彎曲變形，就會影響到轉(zhuǎn)輪機(jī)組的正常運轉(zhuǎn)，出現(xiàn)異常振動。轉(zhuǎn)子受熱彎曲，使軸彈力發(fā)生改變，引發(fā)轉(zhuǎn)子運行失衡，離心相位發(fā)生改變。如果軸彈力和離心力能夠得到抵消，轉(zhuǎn)子的振動幅度將比較小，對汽輪機(jī)運行帶來的影響也較小。如果兩種力不能抵消，甚至疊加在一起，就造成轉(zhuǎn)子大幅度振動，產(chǎn)生劇烈的噪聲，引發(fā)故障的可能性極大[2]。

3 火電廠汽輪機(jī)常見異常振動的處理措施

3.1 軸承損壞處理措施

當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生軸承損壞的故障時，需要對軸承進(jìn)行全面檢測，根據(jù)電廠的檢查標(biāo)準(zhǔn)，確保有效的檢測故障，當(dāng)無法確定準(zhǔn)確位置時，需要安裝軸承電流，對電流所在區(qū)域進(jìn)行檢測，同時注意設(shè)備周圍的溫差，找到出現(xiàn)故障的區(qū)域。檢測完成后，及時地更換或維修相關(guān)設(shè)備，解決存在的安全隱患，在檢測過程中還需要注意兩方面，一方面是確保切斷電源，使機(jī)器處在停止?fàn)顟B(tài)，保證相關(guān)人員的安全性，另一方面是在檢修工作結(jié)束后，對設(shè)備進(jìn)行試運行，確保設(shè)備的完整運行，才可以正式的進(jìn)行使用，只有先確定故障發(fā)生的位置，才可以進(jìn)行對故障的檢測。

3.2 對轉(zhuǎn)子熱彎曲故障所采取的處理措施

安裝設(shè)備時，根據(jù)正確的安裝步驟進(jìn)行安裝，比如利用鋼絲校準(zhǔn)軸線，安裝就會更加準(zhǔn)確。在縱向中軸線前后設(shè)定預(yù)埋位置，然后對螺絲做出調(diào)整，做出相應(yīng)的鋼絲架。利用鋼皮尺測量洼窩兩側(cè)的長度，保證長度相等。復(fù)測時，橫向找平可使用水平儀。在洼窩面上放置水平儀，然后在豎向上做出合理的調(diào)整，確保軸承座水平符合要求。對所有機(jī)組進(jìn)行排查，出現(xiàn)問題后應(yīng)迅速做出調(diào)整，直到所有設(shè)備都完成校準(zhǔn)。通過正確的安裝，使汽輪機(jī)軸承保持縱向和橫向的穩(wěn)定，從而避免了轉(zhuǎn)子因受力不均勻而產(chǎn)生摩擦異常，發(fā)生熱彎曲現(xiàn)象。解決了轉(zhuǎn)子熱彎曲情況，汽輪機(jī)的運轉(zhuǎn)就不會受到嚴(yán)重影響，保證了發(fā)電的穩(wěn)定。如果轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了熱彎曲故障，就需要及時更換轉(zhuǎn)子，將故障排除。

3.3 汽輪機(jī)振動過大故障處理

在日常工作中要對汽輪機(jī)日常運行的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，還要記錄機(jī)組在滿負(fù)荷情況下的數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)上傳處理，通過制作曲線圖的方式，觀察曲線的變化趨勢和范圍，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整汽輪機(jī)不同負(fù)荷時高壓調(diào)速氣門重調(diào)特性，消除氣流激振；如果是熱轉(zhuǎn)子變形導(dǎo)致汽輪機(jī)振動過大，要及時更換新的轉(zhuǎn)子，以緩解汽輪機(jī)機(jī)組的異常振動，汽輪機(jī)沒有振動力時，振動過大的現(xiàn)象也會消除；要解決因摩擦振動導(dǎo)致汽輪機(jī)振動過大的故障，需要對汽輪機(jī)內(nèi)部進(jìn)行觀察，消除因溫度過高導(dǎo)致內(nèi)部構(gòu)件變形的現(xiàn)象，做好振動檢測工作并認(rèn)真記錄，實現(xiàn)對汽輪機(jī)振動過大現(xiàn)象的有效排除[3]。

4 關(guān)于汽輪機(jī)的養(yǎng)護(hù)工作

對汽輪機(jī)進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)工作，盡可能地延長汽輪機(jī)組的使用壽命，在進(jìn)行汽輪機(jī)的養(yǎng)護(hù)工作時，要對汽輪機(jī)的外部和內(nèi)部進(jìn)行全面的檢查，必要時可以請相關(guān)專家來進(jìn)行檢查，可以制定相關(guān)的養(yǎng)護(hù)措施，以及養(yǎng)護(hù)計劃，定期地對汽輪機(jī)組進(jìn)行問題排查和故障檢修，雖然我國電廠自改革開放以來有了重大突破，但是相關(guān)的養(yǎng)護(hù)工作還是不夠完善，因此，電廠應(yīng)該積極地完善自身的養(yǎng)護(hù)計劃和措施，盡可能地減小，因為養(yǎng)護(hù)工作不完善而造成的經(jīng)濟(jì)損失。

5 結(jié)束語

在汽輪機(jī)的運轉(zhuǎn)過程中，必然會因為各種因素造成振動，引發(fā)汽輪機(jī)故障。為了避免因為振動而造成的汽輪機(jī)故障，必須做好汽輪機(jī)監(jiān)測工作，將可能引起故障的異常振動及時解決。因此，在對汽輪機(jī)的維護(hù)方面，應(yīng)做好檢查和統(tǒng)計工作，總結(jié)所遇到的異常振動情況，不斷完善處理機(jī)制，這樣才能確保汽輪機(jī)的運行更加安全、高效。