火電廠(chǎng)汽輪機(jī)振動(dòng)故障排查分析

王嘯

摘 要：汽輪輔助機(jī)作為火電廠(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中的重要設(shè)備之一，對(duì)保障電廠(chǎng)運(yùn)行安全和質(zhì)量具有十分重要的作用。一旦汽輪機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)故障將會(huì)直接對(duì)電廠(chǎng)運(yùn)行系統(tǒng)造成一定的不利影響。經(jīng)過(guò)實(shí)踐分析可知，影響輔助機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的因素有很多，且這些不定因素的存在將會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的正常運(yùn)行造成一定的干擾。該文將對(duì)幾種常見(jiàn)的汽輪機(jī)故障進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)提出相應(yīng)的解決措施，以供今后參考使用。

關(guān)鍵詞：火電廠(chǎng) 汽輪機(jī) 振動(dòng)故障 排查分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）09（a）-0028-02

現(xiàn)階段，我國(guó)大部分火電廠(chǎng)中主要是以汽輪機(jī)發(fā)電這種形式為主。因此，汽輪機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定狀態(tài)對(duì)電廠(chǎng)安全而言具有十分重要的影響。一旦電廠(chǎng)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中汽輪機(jī)出現(xiàn)故障，將會(huì)直接影響發(fā)電系統(tǒng)的正常工作，進(jìn)而影響人們的生產(chǎn)和生活。另外，電力系統(tǒng)對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等具有十分重要的影響，不穩(wěn)定故障因素的存在將會(huì)對(duì)社會(huì)各行各業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響，進(jìn)而影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。因此，火電廠(chǎng)應(yīng)當(dāng)加大重視力度，采取一定的措施切實(shí)保證汽輪輔助機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 淺析火電廠(chǎng)常見(jiàn)振動(dòng)故障

在火電廠(chǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，汽輪機(jī)承擔(dān)著十分重要的工作任務(wù)，它主要是由以下幾個(gè)部分構(gòu)成的，即汽輪機(jī)葉柵、主軸、葉輪、噴嘴室、機(jī)座、蒸汽室、氣缸等部分。具體工作原理是在渦輪式機(jī)械裝置的作用下使水蒸氣的熱能向機(jī)械能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，進(jìn)而在這種機(jī)械能作用下為發(fā)電機(jī)的發(fā)電作業(yè)提供能量支持。因此，火電廠(chǎng)汽輪機(jī)在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，其穩(wěn)定性較高、單機(jī)功率較大，同時(shí)它的工作效率高和使用周期長(zhǎng)。但是經(jīng)過(guò)相當(dāng)一段時(shí)間作業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)后，汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性也會(huì)隨之有所降低，有時(shí)也會(huì)發(fā)生一些故障，而技術(shù)人員在進(jìn)行故障維修的過(guò)程中，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)振動(dòng)異常故障進(jìn)行分析，進(jìn)而再根據(jù)分析結(jié)果制定相應(yīng)的維修方案。當(dāng)前技術(shù)水平條件下，汽輪機(jī)常見(jiàn)的振動(dòng)故障主要有以下幾種。

1.1 油膜振蕩

通常情況下，油膜振蕩多發(fā)生在發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)提速階段，而該振動(dòng)故障產(chǎn)生的原因是軸承油膜上發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)子會(huì)受到一定的載荷作用，并對(duì)其運(yùn)行的穩(wěn)定性造成一定的破壞。在正常情況下，軸承油膜上的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是一直處于穩(wěn)定運(yùn)行的，且轉(zhuǎn)軸以軸線(xiàn)為中心進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，一旦其穩(wěn)定性遭到破壞，那么軸頸轉(zhuǎn)速也會(huì)隨之增加，這樣一來(lái)，會(huì)使得軸承和轉(zhuǎn)子之間的摩擦耗能增加，使得軸系臨界轉(zhuǎn)速減慢，油膜壓力增加，最終導(dǎo)致汽輪機(jī)油膜振蕩故障產(chǎn)生，并對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性造成影響。

1.2 汽流激振

一般情況下，汽輪機(jī)組中的高中壓轉(zhuǎn)子是發(fā)生汽流激振的主要部件。其原因是汽輪機(jī)內(nèi)流中的蒸汽會(huì)發(fā)生一定程度的膨脹，這樣一來(lái)，一方面會(huì)使高中壓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生切向力轉(zhuǎn)矩，另一方面還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)從高壓端到低壓端的軸向力，在這兩種外力作用下高中壓轉(zhuǎn)子的葉片會(huì)在不均勻汽流的沖擊作用下使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生汽流激振這一故障。

1.3 轉(zhuǎn)子熱彎曲

所謂的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子就是指汽輪機(jī)組中能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的部分，同時(shí)轉(zhuǎn)子承擔(dān)著汽輪機(jī)能量轉(zhuǎn)化的重要任務(wù)，而轉(zhuǎn)子熱彎曲故障的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子本身工作溫度以及蒸汽的參數(shù)設(shè)定值有一定的聯(lián)系。目前，轉(zhuǎn)子熱彎曲故障多在汽輪機(jī)組冷態(tài)起機(jī)定速帶負(fù)荷運(yùn)行中發(fā)生，這是因?yàn)樵谶@種工作條件下，轉(zhuǎn)子工作溫度較高，同時(shí)葉片、葉輪和主軸在高速旋轉(zhuǎn)下，會(huì)受到較大的離心應(yīng)力，進(jìn)而容易發(fā)生彎曲形變，如果轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲故障后仍不采取措施，那么還將會(huì)導(dǎo)致摩擦振動(dòng)等其他故障的產(chǎn)生，影響電廠(chǎng)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行安全。

1.4 摩擦振動(dòng)

在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分如葉柵、葉輪主軸等會(huì)在外力和高溫條件等作用下產(chǎn)生一定的熱彎曲故障，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部分原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)造成一定的破壞，最終產(chǎn)生摩擦振動(dòng)故障。在這種情況下，汽輪機(jī)振動(dòng)信號(hào)仍保持在工頻狀態(tài)，但是在轉(zhuǎn)子以及其他因素的作用下會(huì)經(jīng)常發(fā)生分頻、倍頻以及高頻分量的現(xiàn)象，甚至有時(shí)還會(huì)有波形削頂這一異?，F(xiàn)象的發(fā)生。另外，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生摩擦振動(dòng)故障情況下，其振動(dòng)頻率和幅值存在波動(dòng)的基本特征，一旦這種故障存在時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，那么將會(huì)導(dǎo)致渦動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。

2 探討火電廠(chǎng)汽輪機(jī)振動(dòng)故障排查維修措施

火電廠(chǎng)汽輪機(jī)運(yùn)行中一旦發(fā)生故障應(yīng)當(dāng)立即對(duì)發(fā)生故障的原因進(jìn)行分析，并根據(jù)分析所得的結(jié)果提出具有針對(duì)性的解決方案和維修措施，以切實(shí)保證汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，而針對(duì)以上常見(jiàn)的汽輪機(jī)振動(dòng)故障，其故障排查和維修措施具體如下。

2.1 油膜振蕩排查措施分析

通過(guò)以上對(duì)油膜振蕩發(fā)生原理分析可知，如何提高軸承和轉(zhuǎn)子工作穩(wěn)定性和安全性是故障處理的關(guān)鍵，而為了達(dá)到這一目的必須要減小二者之間相互之間的摩擦作用，這之間使用的壓力和濕度都是以潤(rùn)滑油來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)減少潤(rùn)滑動(dòng)力的粘度值，以避免油膜承載力過(guò)大。在故障處理過(guò)程中切不可使?jié)櫥偷恼扯冗^(guò)大，以免影響油分布的均勻性，導(dǎo)致相互之間的摩擦力增加。另外，油膜振蕩故障還可以從減小軸瓦頂部間隙、增加上軸瓦軸承合金寬度、縮減軸頸和軸瓦接觸角等多種方式來(lái)進(jìn)行解決。

2.2 汽流激振排查措施分析

通過(guò)對(duì)氣流激振故障產(chǎn)生原理分析可知，在進(jìn)行該故障排查解決的過(guò)程中，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定平衡狀態(tài)進(jìn)行檢查分析，查看轉(zhuǎn)子質(zhì)量是否和旋轉(zhuǎn)中心處于相同的運(yùn)行狀態(tài)。另外，電廠(chǎng)技術(shù)人員在平常檢查過(guò)程中應(yīng)當(dāng)對(duì)汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子的振動(dòng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，并與機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)下的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，制定轉(zhuǎn)子的振動(dòng)曲線(xiàn)圖，通過(guò)對(duì)曲線(xiàn)的觀察和分析，可以判定轉(zhuǎn)子運(yùn)行的狀態(tài)。

2.3 轉(zhuǎn)子熱彎曲故障排查措施

由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子工作區(qū)域在蒸汽區(qū)，因此熱彎曲故障的發(fā)生較為常見(jiàn)，因此設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)使用耐腐蝕性強(qiáng)、耐高溫的材料作為機(jī)組轉(zhuǎn)子的制作材料。另外，如果汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生了熱彎曲故障，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)立即將故障轉(zhuǎn)子取下進(jìn)行更換，以徹底解決機(jī)組振動(dòng)故障問(wèn)題。

2.4 摩擦振動(dòng)故障排查措施分析

通常情況下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行的環(huán)境比較復(fù)雜，它在運(yùn)行過(guò)程中不僅會(huì)受到高速旋轉(zhuǎn)和汽流沖擊作用力，同時(shí)高溫、潮濕以及高壓的工作環(huán)境會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子造成一定的破壞，影響機(jī)組轉(zhuǎn)子的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，火電廠(chǎng)應(yīng)當(dāng)對(duì)轉(zhuǎn)子日常的保養(yǎng)和檢查工作給予高度的重視，一旦檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)故障，維修技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)立即采取解決措施，對(duì)產(chǎn)生摩擦振動(dòng)的部件進(jìn)行必要維修，而如果機(jī)組部件維修價(jià)值不高應(yīng)當(dāng)進(jìn)行更換，以消除摩擦振動(dòng)對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行造成的不利影響。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽輪機(jī)作為火電廠(chǎng)發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)電廠(chǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的影響作用。但是汽輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性會(huì)受到諸多因素的影響，尤其是振動(dòng)故障問(wèn)題的發(fā)生將會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，進(jìn)而對(duì)電廠(chǎng)安全運(yùn)行也造成一定的影響。因此，火電廠(chǎng)應(yīng)當(dāng)對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)故障排查工作的進(jìn)行給予高度的重視，特別是對(duì)一些常見(jiàn)的振動(dòng)故障應(yīng)當(dāng)進(jìn)行詳細(xì)分析，并制定針對(duì)性較強(qiáng)的解決措施，為電廠(chǎng)發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定安全地運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 殷富倫.淺談火電廠(chǎng)汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因及處理措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（27）：163.

[2] 陳可露.火電廠(chǎng)汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因及解決對(duì)策分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（15）：63-64.

[3] 徐杰強(qiáng).淺析滇東電廠(chǎng)汽輪機(jī)真空度下降的原因和預(yù)防措施[J].中國(guó)新通信，2015（19）：110-111.