火電廠汽輪機異常振動的原因及改善措施探討

韓慶海

（山東南山鋁業(yè)股份有限公司，山東煙臺 265713）

0 引言

方家山可以為我國居民的日常生產(chǎn)生活提供更多的電力能源，在其建設(shè)過程中，汽輪機設(shè)備是管理重點。為提高區(qū)域內(nèi)的供電水平，在汽輪機的使用過程中需要對其進(jìn)行定期的檢查和維護(hù)，發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)備運行狀態(tài)下的各種問題，并分析和探討導(dǎo)致故障的原因，從而制定科學(xué)有效的預(yù)防措施，降低故障的發(fā)生概率?；痣姀S的管理人員需要全面監(jiān)測汽輪機設(shè)備，從多個方面徹底排查故障原因，并根據(jù)設(shè)備的實際運行情況對故障進(jìn)行有效處理[1]。

1 火電廠汽輪機異常振動的原因及現(xiàn)象

1.1 摩擦振動故障

在運行過程中汽輪機會發(fā)生摩擦振動現(xiàn)象，通常這種現(xiàn)象對設(shè)備自身影響不大，但是會轉(zhuǎn)子產(chǎn)生影響。因為在摩擦振動過程中，由于受熱不夠均勻轉(zhuǎn)子會出現(xiàn)熱彎曲的情況，這樣就容易失去原有的轉(zhuǎn)動平衡，進(jìn)而影響汽輪機設(shè)備的正常運行，甚至?xí)l(fā)異常振動故障[2]。

1.2 轉(zhuǎn)子劇烈振動故障

在運行過程中，轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)速會對設(shè)備的運行狀態(tài)產(chǎn)生一定影響。如果設(shè)備的運行功率較大且轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動速度不斷加快，就會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)振動加劇等問題，對設(shè)備造成損害。為避免因轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動故障引發(fā)油膜的振蕩，就必須保證轉(zhuǎn)子始終圍繞軸線進(jìn)行運動，確保轉(zhuǎn)子運行時重心更加平穩(wěn)[3]。

1.3 氣流激振故障

設(shè)備運行期間機組的負(fù)荷會不斷增加，超出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時軸振動會迅速增加，低于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時振動會減小。振動的頻率與轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速聯(lián)系性較強，產(chǎn)生的氣流激振屬于正向的渦動，一般產(chǎn)生于高壓轉(zhuǎn)子區(qū)域，也有可能出現(xiàn)在再熱的中壓轉(zhuǎn)子區(qū)域。

形成氣流激振的主要原因是設(shè)備在運行狀態(tài)下氣道內(nèi)部的氣流不夠均勻，導(dǎo)致葉片的受力存在異常。一些大型機組在運行時，氣流膨脹的區(qū)域位于葉片的末端。另外，在運行時如果氣流路徑出現(xiàn)異常就會引發(fā)氣流激振故障，在處理軸封時如果嚴(yán)密性能不足也會導(dǎo)致氣流激振故障的發(fā)生[4]。

1.4 轉(zhuǎn)子受熱彎曲變形故障

汽輪機設(shè)備的轉(zhuǎn)子在受熱時會出現(xiàn)彎曲和變形等現(xiàn)象，也會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)異常振動問題。轉(zhuǎn)子的受熱彎曲和變形受各種因素的影響，例如，如果轉(zhuǎn)子運行時自身的散熱性能存在問題，各個組件的熱量比較高，會引發(fā)變形問題。設(shè)備在運行期間，水汽和冷空氣會進(jìn)入到氣缸區(qū)域，在摩擦的情況下會產(chǎn)生大量的熱，這會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)變形。一旦轉(zhuǎn)子出現(xiàn)彎曲和變形現(xiàn)象，就會對機組的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響，引發(fā)異常振動故障。維修人員很難及時發(fā)現(xiàn)和解決這些問題，這就會影響設(shè)備的正常運行，甚至還會損壞設(shè)備。

受熱之后轉(zhuǎn)子的軸彈力會發(fā)生改變，轉(zhuǎn)子的運行失衡、離心相位也會發(fā)生改變：如果軸彈力和離心力能夠相互抵消，轉(zhuǎn)子的運動幅度會減小，不會對設(shè)備造成破壞；如果兩種作用力無法抵消甚至出現(xiàn)疊加的情況，則轉(zhuǎn)子會出現(xiàn)大幅度的振動，設(shè)備在運行時就會存在比較嚴(yán)重的噪聲問題[5]。

1.5 異常振動現(xiàn)象

對火電廠的設(shè)備進(jìn)行調(diào)試時，需要引進(jìn)更加先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，保證最終調(diào)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。調(diào)試工作完成之后，設(shè)備可以進(jìn)入正常運行狀態(tài)。一旦設(shè)備出現(xiàn)異常，設(shè)備能夠發(fā)出警示信息，避免設(shè)備遭受嚴(yán)重的損壞。但是因為火電廠的生產(chǎn)環(huán)境比較復(fù)雜，設(shè)備在運行時會受到區(qū)域內(nèi)各種因素的影響，需要選派專業(yè)的人員對設(shè)備進(jìn)行全方位監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)異常情況就要對其進(jìn)行處理。監(jiān)測人員要具備故障排查的經(jīng)驗，可以根據(jù)設(shè)備的運行聲音判斷設(shè)備是否存在故障。

對設(shè)備進(jìn)行檢查時，維修人員要檢測設(shè)備的運行狀態(tài)，對異常情況進(jìn)行排查和分析，查看設(shè)備是否存在薄弱區(qū)域，并對其進(jìn)行妥善的處理。對設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)維修時，要盡可能縮短工作時間，降低維修成本[6]。

2 火電廠汽輪機異常振動問題的改善措施

2.1 摩擦振動故障

汽輪機設(shè)備在運行時，難免會出現(xiàn)摩擦問題，這是因為各個構(gòu)件在運行情況下會出現(xiàn)接觸和摩擦，無法對其進(jìn)行徹底消除。如果摩擦現(xiàn)象比較嚴(yán)重，就會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)異常振動故障。因此要對設(shè)備內(nèi)部各個部件進(jìn)行全面檢查，查看是否存在靜摩擦和動摩擦等現(xiàn)象。如果摩擦?xí)r運行噪聲比較大，需要對設(shè)備進(jìn)行檢修。在對因為摩擦產(chǎn)生故障的設(shè)備進(jìn)行檢修和更換時，要保證摩擦現(xiàn)象不會對其他元件造成干擾。

2.2 轉(zhuǎn)子劇烈振動故障

在對這一故障進(jìn)行處理時，需要增加軸瓦的比壓，還要減小油膜的振蕩。維修人員可以對軸瓦的軸承合金寬度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并且縮小軸瓦頂部的孔隙，從而降低故障的發(fā)生概率。在對軸瓦和軸頸的接觸角度進(jìn)行調(diào)整時，盡量減小接觸角，可以選擇動力黏度比較小的潤滑油將其添加到機組中，提高機組的運行效率，降低振動的影響。在改善轉(zhuǎn)子平衡問題時，要盡量將轉(zhuǎn)子中的不平衡作用力降到最低，以確保轉(zhuǎn)子穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

2.3 氣流激振故障

運行狀態(tài)下，設(shè)備一旦出現(xiàn)氣流激振故障就會對各個元件的運行產(chǎn)生不良影響。排查這一故障時，需要根據(jù)設(shè)備運行數(shù)據(jù)繪制曲線圖，對故障的發(fā)生情況進(jìn)行全面分析。解決故障時，需要調(diào)整負(fù)荷速率和給水量，并全面采集調(diào)整時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息、描繪設(shè)備的運行曲線。不同的調(diào)整形式會產(chǎn)生不同的激振效果，因此要對記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、查看能否抵消氣流激振故障，從而選擇最佳的調(diào)整方式，避免故障干擾汽輪機組的運行。處理激振問題時，為避免故障發(fā)生時帶來的負(fù)荷范圍，確保設(shè)備保持正常的運行狀態(tài)，應(yīng)盡可能地降低負(fù)荷率。

2.4 轉(zhuǎn)子受熱彎曲變形故障

（1）安裝設(shè)備時，應(yīng)選擇更加專業(yè)的人員嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行，以提高安裝作業(yè)的質(zhì)量。維修人員可以利用鋼絲對鋼線進(jìn)行校準(zhǔn)，提高安裝的精確性。

（2）在縱向的中軸線前后區(qū)域，可以設(shè)置預(yù)埋的位置。還要做好螺絲的調(diào)整工作，可以設(shè)置鋼絲架對其進(jìn)行妥善處理。

（3）使用鋼皮尺工具時，可以全面測量洼窩兩側(cè)的長度、使兩側(cè)的長度相等，并開展復(fù)測工作。

（4）要選用水平儀器進(jìn)行橫向的找平，可以在洼窩面上放置水平儀器，在豎向區(qū)域?qū)ζ溥M(jìn)行合理調(diào)整，確保軸承座的水平符合安裝的要求。

（5）對機組進(jìn)行排查時，發(fā)現(xiàn)機組存在故障時要對其進(jìn)行及時調(diào)整。需要注意的是，只有在所有的設(shè)備都被校準(zhǔn)之后，才能開展安裝工作。

（6）設(shè)備安裝之后，要保證軸承能夠保持橫向和縱向的穩(wěn)定，避免設(shè)備在運行時由于 轉(zhuǎn)子受力不均而出現(xiàn)異常的摩擦。

（7）還要解決轉(zhuǎn)子的熱彎曲現(xiàn)象，只有這樣才不會對設(shè)備的運行產(chǎn)生較大影響，才能確保發(fā)電工作的穩(wěn)定。如果轉(zhuǎn)子異?，F(xiàn)象比較嚴(yán)重，則需要及時更換轉(zhuǎn)子，以徹底排除故障。

3 結(jié)語

綜上所述，火電廠的汽輪機設(shè)備在運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)異常振動故障。在對其進(jìn)行處理時，維修人員需要選用正確的診斷方法，對故障現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)判斷，還要對設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良。一旦汽輪機在運行時出現(xiàn)了這類故障，維修人員需要對異常振動的本質(zhì)進(jìn)行迅速判斷，并且制定針對性的維修措施。管理人員還要根據(jù)這項設(shè)備的運行特點，制定科學(xué)合理的檢修制度，降低這類故障的發(fā)生概率，提高火電廠汽輪機設(shè)備的運行質(zhì)量和效率，創(chuàng)造更多的綜合效益。