汽輪機(jī)振動故障診斷技術(shù)探討

謝 亮

陜西延長石油榆林煤化有限公司，陜西 榆林 719000

自上世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)若干套大型甲醇項(xiàng)目、熱能發(fā)電項(xiàng)目以及硫鐵礦制酸等項(xiàng)目的相繼建成投產(chǎn)，汽輪機(jī)就廣泛應(yīng)用于能源化工行業(yè)，并得到不斷的發(fā)展。如汽輪機(jī)在熱能發(fā)電裝置中主要是利用鍋爐燃煤產(chǎn)生高壓過熱蒸汽驅(qū)動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。而汽輪機(jī)系統(tǒng)在日常運(yùn)行管理中要求比較高，檢修就是一項(xiàng)難道大，技術(shù)要求高的工作，主要工作大致有檢查汽輪機(jī)中心、軸瓦間隙、油質(zhì)均符合技術(shù)要求，動靜之間摩擦而產(chǎn)生振動加劇等等，本文就振動故障診斷技術(shù)對汽輪機(jī)進(jìn)行初步的探討。

1 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)及其振動特點(diǎn)分析

1.1 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)分析

汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)從運(yùn)動方面來看可以分為轉(zhuǎn)動部分和靜止部分，轉(zhuǎn)動部分一般由主軸、葉輪、葉片和聯(lián)軸器等部件構(gòu)成，而靜止部分即是由汽缸、進(jìn)汽部分、噴嘴、滑銷系統(tǒng)、隔板、汽封、加熱系統(tǒng)和軸承等部件組織。在實(shí)踐過程中，通常是為使機(jī)組能達(dá)到快速啟動這一功能，通常把汽缸分為高壓缸、中壓缸和排汽缸，其間采用隔板分離，部分汽機(jī)還設(shè)有中軸系統(tǒng)，以期提高機(jī)組性能。機(jī)組一般有兩個徑向軸承和兩個推力軸承，有的采用雙推力支承聯(lián)合軸，也有的采用單轉(zhuǎn)子三支承結(jié)構(gòu)，現(xiàn)今一般采用橢圓軸承和可傾軸承。在使用汽輪機(jī)時，為了可以在機(jī)組中靈活啟停時減小盤車力矩，避免磨損軸承，可以通過加裝高壓頂軸裝置和低速自動盤車裝置來實(shí)現(xiàn)。

1.2 汽輪機(jī)振動特點(diǎn)分析

第一次啟動升速至過臨界轉(zhuǎn)速的過程中，從軸承振動較小現(xiàn)象可以判斷，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和拖帶機(jī)組轉(zhuǎn)子目前的平衡狀態(tài)是比較好的。如果要停機(jī)后在汽輪機(jī)末級葉輪進(jìn)行配重，應(yīng)當(dāng)先把空載3000r/min時的下軸承基頻振動降下到安全線以下才可以進(jìn)行。機(jī)組配置后再次啟動的情況下，通常是要求軸承的垂直振動為15祄，帶負(fù)荷20mW時振動基本不變。振動升到91.7祄時，要及時打閘停機(jī)，這時大軸撓度比開機(jī)增大100祄。當(dāng)?shù)谌螁訒r，后汽封溫度達(dá)300℃，這一次啟動過程中，啟動升速過程到20mW負(fù)荷，振動開始快速突升到90.7祄，被迫打閘停機(jī)。當(dāng)振動突增后，振動繼續(xù)增加，軸承振動一旦開始爬升很快發(fā)散至報警值，說明振動故障逐次惡化。

2 汽輪機(jī)振動故障診斷

2.1 故障診斷的準(zhǔn)確率低的原因分析

振動診斷技術(shù)在各汽輪機(jī)使用廠已普遍采用，造成實(shí)際應(yīng)用中準(zhǔn)確率低的原因主要是對掌握振動特征、故障機(jī)理的重要性認(rèn)識不足、習(xí)慣于反向推理和注意力集中在直觀可見的故障上。當(dāng)遇到振動問題時，主要還是憑個人經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣做法去處理。振動診斷的實(shí)際價值在于可以有效、及時地消除振動。當(dāng)故障診斷的準(zhǔn)確率高于50%，那么消振指導(dǎo)作用非常突出；但另一種情況不可忽視，就是準(zhǔn)確率為20%～30%時，消振還有可能是一種誤導(dǎo)的。習(xí)慣于反向推理有兩方面的，一方面是正向推理法，另一方面即是反向推理法。正向推理法是在明確認(rèn)識機(jī)組振動故障范圍的前提下使用的，這也是這種方法一般滯后于故障診斷發(fā)現(xiàn)使用的原因。從實(shí)踐中看，在振動故障診斷中采用正向推理不多，主要是因?yàn)闆]有普遍關(guān)注新診斷方法的應(yīng)用以及對機(jī)組振動故障范圍的認(rèn)識不夠。而對故障分析時常用的一種方法即是反向推理法，這種具有依據(jù)振動特征反推故障的特點(diǎn)，可以得到各種不同的結(jié)論，引導(dǎo)處理振動故障，從而可以降低了故障診斷的準(zhǔn)確率。筆者在多年工作中發(fā)現(xiàn)，人們往往有這樣一個習(xí)慣，機(jī)組一旦發(fā)生振動，往往將注意力集中在機(jī)組已發(fā)現(xiàn)的一些故障上。這種注意力集中在直觀可見的故障上可以說，不能稱為振動診斷，而是分析尋找故障,其準(zhǔn)確率顯然不會高。

2.2 振動故障診斷步驟

改變傳統(tǒng)的習(xí)慣提高振動故障診斷準(zhǔn)確率的最有途徑。為了讓診斷故障準(zhǔn)確率更高，可以按兩個步驟來進(jìn)行，第一步是先確定振動的類別。可以觀察振動頻譜和另外的特征，把各種振動進(jìn)行歸類。確定故障原因后，再進(jìn)行判斷。第二步是在先查明軸承座剛度正常與否，再看激振力故障原因。第三步是保證轉(zhuǎn)子不平衡力、不平衡電磁力、軸系連接同心度和平直度偏差故障現(xiàn)象真實(shí)性后，再確定是否是穩(wěn)定的普通強(qiáng)迫振動，從而診斷出故障類型。

3 結(jié)論

引起汽輪機(jī)振動的因素很多，幾乎所有的故障都會不同程度地反映到汽輪機(jī)上，國內(nèi)目前就大多數(shù)而言，振動故障診斷的準(zhǔn)確率是較低的，振動診斷方法從直觀尋找，但診斷方對其準(zhǔn)確率的重大影響，目前還沒有引起普遍的重視。為了更準(zhǔn)確地診斷汽輪機(jī)振動的原因，應(yīng)掌握各種故障的振動機(jī)理和了解設(shè)備的各方面信息，對設(shè)備的情況進(jìn)行綜合分析，提高故障原因判斷的準(zhǔn)確性，從而可以更好的為生產(chǎn)服務(wù)。

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