尚魯陽（哈爾濱電機(jī)責(zé)任有限公司工藝部，哈爾濱　150040）

汽輪發(fā)電機(jī)故障分析處理研究

尚魯陽
（哈爾濱電機(jī)責(zé)任有限公司工藝部，哈爾濱150040）

我們都知道發(fā)電廠最重要的發(fā)電設(shè)備是汽輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行需要多方面的機(jī)器共同運(yùn)轉(zhuǎn)來維護(hù)。其中最重要的運(yùn)行部件是軸封系統(tǒng)，它的性能好壞會(huì)直接影響發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在軸封系統(tǒng)中有一些經(jīng)常出現(xiàn)的故障，比如發(fā)電機(jī)組的動(dòng)靜碰磨就是一種常見的不容易檢測(cè)出來的故障，還有旋轉(zhuǎn)機(jī)上經(jīng)常見到的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋都會(huì)影響到整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)組的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)然，對(duì)于發(fā)電機(jī)組尾部橫向振動(dòng)偏大、發(fā)電機(jī)組低頻振動(dòng)等問題的出現(xiàn)都會(huì)對(duì)機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響。

汽輪發(fā)電機(jī)；故障分析；處理

0　前言

對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)的故障有很多問題都是很常見的，根據(jù)查閱的資料了解到很多有關(guān)的問題。這里針對(duì)發(fā)電機(jī)組的軸封系統(tǒng)出現(xiàn)問題導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)的動(dòng)靜碰磨、轉(zhuǎn)子裂紋等故障加以分析，并且針對(duì)相應(yīng)的問題作出相應(yīng)的處理辦法。軸系振動(dòng)偏大是一個(gè)很嚴(yán)重的問題，它會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行中的機(jī)組不能夠提速到工作轉(zhuǎn)速，有時(shí)候還會(huì)導(dǎo)致該系統(tǒng)不能進(jìn)行正常變負(fù)荷等問題。這些問題可能讓發(fā)電機(jī)構(gòu)承受巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)這些問題會(huì)減少發(fā)電機(jī)組的壽命，更有甚者，可能會(huì)對(duì)相關(guān)人員的生命造成威脅。

1　發(fā)電機(jī)組裂紋故障的分析和處理

1.1裂紋故障分析

轉(zhuǎn)子的裂紋故障從斷裂力學(xué)來講主要分為張開型、錯(cuò)開型、撕開型三種，從幾何學(xué)來講可分為貫穿裂紋、表面裂紋、埋藏裂紋三種，［1］根據(jù)不同的斷裂類型其嚴(yán)重程度會(huì)有不同。導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)自出現(xiàn)裂紋有很多因素，多數(shù)是由于發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)的跟轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械狀態(tài)相關(guān)的疲勞，還有就是環(huán)境因素的影響。從受力的情況來分析大致可以分為交變應(yīng)力、應(yīng)力集中效應(yīng)。環(huán)境的話就是一些腐蝕性的環(huán)境對(duì)轉(zhuǎn)子的影響；交變應(yīng)力中一種是由于制造、安裝和操作的問題使得橫向振動(dòng)致使彎曲變形，另一種是類似甩負(fù)荷、短路等因素導(dǎo)致的交變扭距形成剪切應(yīng)力；應(yīng)力集中效應(yīng)則是在轉(zhuǎn)子裂紋的常見處的幾何構(gòu)件的形狀或外形發(fā)生突變導(dǎo)致應(yīng)力在部分區(qū)域明顯提高，這為裂紋的出現(xiàn)提供了有利的條件。通過結(jié)合相關(guān)資料總結(jié)出實(shí)際情況的故障導(dǎo)致因素主要有運(yùn)行方面的，設(shè)計(jì)制造裝配方面的。運(yùn)行時(shí)頻繁啟動(dòng)和停止機(jī)器，這樣會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子上的溫度出現(xiàn)不均勻的情況，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)有疲勞裂痕；運(yùn)行時(shí)參數(shù)浮動(dòng)過大會(huì)影響相應(yīng)的機(jī)組負(fù)荷改變，這樣會(huì)導(dǎo)致蒸汽參數(shù)變化，最終同樣會(huì)引起轉(zhuǎn)子上相應(yīng)的溫度變化；運(yùn)行時(shí)的操作失誤雖然是可以避免的，但也有一些比較常見，比如啟動(dòng)汽封疏水門沒有完全打開導(dǎo)致存水排至前汽封冷卻了轉(zhuǎn)子，還有汽封送汽時(shí)的溫度和軸封的溫度有一定的差距等等。制造裝配上的材料不合格會(huì)嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)子的應(yīng)力集中問題；加工時(shí)機(jī)械表面出現(xiàn)刀痕，也會(huì)對(duì)應(yīng)力集中造成一定的影響；還有安裝轉(zhuǎn)子時(shí)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)不合理，設(shè)計(jì)時(shí)相應(yīng)的系統(tǒng)不合理等等都會(huì)影響轉(zhuǎn)子的安全性能。

1.2裂紋故障的處理

對(duì)于一些已經(jīng)出現(xiàn)的裂紋故障，需要做出相應(yīng)的處理辦法，視情況而定有臨時(shí)處理和非臨時(shí)處理。對(duì)于時(shí)間情況不得不采取臨時(shí)處理辦法時(shí)一般會(huì)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行刷鍍覆蓋，也就是電鍍，它主要是將涂料根據(jù)情況修復(fù)相應(yīng)的損傷。這是很適合對(duì)于避免拆卸的臨時(shí)處理，而且它可以保持低溫，花費(fèi)也少得多，結(jié)合強(qiáng)度也不錯(cuò)。刷鍍前需要對(duì)相應(yīng)的位置表面進(jìn)行電凈處理，結(jié)束時(shí)需要進(jìn)行修邊、光面處理。對(duì)于非臨時(shí)的處理根據(jù)情況來分有三種：一種是轉(zhuǎn)子的表面比較淺的區(qū)域出現(xiàn)裂痕，一種是裂紋斷裂的比較深，還有一種就是裂紋深度過大或者材料出現(xiàn)問題。第一種情況下一般可以將裂痕直接打磨掉，但是要注意的是，隨著打磨的進(jìn)行，相應(yīng)的區(qū)域的軸會(huì)變細(xì)，所以在處理前一定要確定打磨掉裂痕后對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)力特性改變不影響機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于第二種情況則需要對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行焊接，但是一定要確保轉(zhuǎn)子在工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)意外事件，多方面分析轉(zhuǎn)子是否安全。最后一種情況就需要跟相應(yīng)轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)商聯(lián)合做出替代轉(zhuǎn)子，重新安裝。

2　發(fā)電機(jī)組的動(dòng)靜碰磨故障的分析和處理

2.1動(dòng)靜碰磨故障的分析

發(fā)電機(jī)的軸承問題也會(huì)引起軸向和徑向之間出現(xiàn)碰磨現(xiàn)象，相對(duì)于前面所說的轉(zhuǎn)子的裂紋故障而言這里對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響會(huì)小一些。一般是會(huì)在隔板汽封、葉片圍帶以及軸封部位出現(xiàn)動(dòng)靜碰磨問題，有些情況下在各軸承的油擋、汽封片的一些部位可能會(huì)出現(xiàn)徑向碰磨的現(xiàn)象。對(duì)于碰磨現(xiàn)象的發(fā)生，根據(jù)總結(jié)得出主要有四種常見的情況：軸承振動(dòng)過大、轉(zhuǎn)子偏斜、動(dòng)靜間隙不合理、缸體出問題。軸承振動(dòng)的問題是由于相應(yīng)的零件質(zhì)量不平衡，還有轉(zhuǎn)子出現(xiàn)彎曲引起的相應(yīng)位置的穩(wěn)定性出現(xiàn)問題導(dǎo)致振動(dòng)偏大。轉(zhuǎn)子偏斜是因?yàn)橐恍┝慵l(fā)生形變等問題使得軸頸出現(xiàn)問題。還有就是在剛開始的設(shè)計(jì)過程中相應(yīng)位置的間隙就不合理，安裝檢查時(shí)間隙調(diào)整不合適導(dǎo)致動(dòng)靜間隙不足。缸體出現(xiàn)問題一般是跑偏或者發(fā)生形變彎曲，這是由于一些高壓轉(zhuǎn)子的前汽封過長(zhǎng)，引起缸體膨脹，缸體的各部位溫度沒有正確地掌握，導(dǎo)致出現(xiàn)碰撞，這里一定要提前注意，否則過于嚴(yán)重會(huì)引起軸的部位出現(xiàn)問題［2］。

2.2動(dòng)靜碰磨故障的處理

一般情況下可以分析振動(dòng)信號(hào)的明顯的情況，它可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)組出現(xiàn)動(dòng)靜碰撞時(shí)的指標(biāo)。雖然從某中角度講只要根據(jù)發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還有運(yùn)行對(duì)各部位的動(dòng)靜間隙動(dòng)進(jìn)行合理地設(shè)計(jì)和調(diào)整，靜碰磨情況就能夠避免，但還是有失誤的情況。所以相應(yīng)的處理辦法還是要有的，具體的處理根據(jù)振動(dòng)特征的判斷而定，當(dāng)動(dòng)靜碰磨的情況不嚴(yán)重時(shí)可以通過一些手段應(yīng)對(duì)其發(fā)生。比如可以通過發(fā)電機(jī)組的工作和啟停機(jī)的時(shí)候，把動(dòng)靜接觸的部分磨平，這樣動(dòng)靜間隙就會(huì)慢慢地?cái)U(kuò)大，直至轉(zhuǎn)軸與靜止部件不再接觸，這樣就可以解決動(dòng)靜碰撞問題。要注意的是這種解決動(dòng)靜碰撞問題的方法需要在控制軸振動(dòng)、保證機(jī)組運(yùn)行安全的情況下才能進(jìn)行。

3　結(jié)語

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)來說最重要的就是相應(yīng)的的軸系振動(dòng)，而在這里出現(xiàn)的問題中比較常見的就是動(dòng)靜振動(dòng)和轉(zhuǎn)子斷裂了。除此之外還有一些發(fā)電機(jī)組的故障，比如發(fā)電機(jī)組的低頻故障等等，這些問題都會(huì)給發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)造成很大的影響，如果不注意就會(huì)造成機(jī)器財(cái)產(chǎn)的大量損失?？偨Y(jié)已知的案例的話可以根據(jù)這些方面的情況了解，很多時(shí)候這些問題都是可以避免的。所以希望在實(shí)際的安裝操作過程相關(guān)的操作人員一定要注意規(guī)范，盡可能地將隱患消滅掉，否則可能會(huì)造成不必要的損失。

［1］何成兵，蔣迪，張亞飛等.大型汽輪發(fā)電機(jī)組碰磨故障分析與處理［J］.汽輪機(jī)技術(shù)，2013，

［2］陳松平.汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子裂紋故障分析及診斷方法研究［D］.華北電力大學(xué)，2012.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.168