對火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)異常的分析及其故障判斷

黃永亮 張曉旭

(1.哈爾濱電氣股份有限公司，哈爾濱 150001； 2.哈爾濱電氣動(dòng)力裝備有限公司，哈爾濱 150001)

對火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)異常的分析及其故障判斷

黃永亮1張曉旭2

(1.哈爾濱電氣股份有限公司，哈爾濱 150001； 2.哈爾濱電氣動(dòng)力裝備有限公司，哈爾濱 150001)

通過分析火力發(fā)電廠汽輪機(jī)設(shè)備振動(dòng)異常故障的原因，提出了相應(yīng)的解決對策及注意事項(xiàng)，以供參考。

火力發(fā)電廠；汽輪機(jī)；振動(dòng)異常；故障判斷

Abstract: By analyzing the causes of abnormal vibration of steam turbine in thermal power plant, the corresponding countermeasures and precautions are put forward for reference.

Keywords: Thermal power plant; Steam turbine; Vibration abnormality; Fault judgment

火力發(fā)電廠，汽輪機(jī)作為其最為重要的組成部件，其性能是否安全穩(wěn)定，對確保整個(gè)火力發(fā)電廠的正常運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。進(jìn)一步加強(qiáng)對火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)異常故障的研究，可以更加清晰地了解并掌握汽輪機(jī)振動(dòng)的相關(guān)技術(shù)。

1 對火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)檢測技術(shù)的分析

對于火力發(fā)電廠而言，無論是哪一個(gè)機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障，都會(huì)表現(xiàn)出相應(yīng)的預(yù)兆，而這些預(yù)兆多半表現(xiàn)為振動(dòng)聲音與噪聲。恰恰是這些異常聲音才最為直接地體現(xiàn)出了機(jī)械設(shè)備的某一部位存在故障。汽輪機(jī)無論是軸承出現(xiàn)損壞，還是哪個(gè)部件出現(xiàn)損壞，在損壞之前都會(huì)發(fā)出異常聲音，這就表明了該機(jī)械存在故障。火力發(fā)電廠的技術(shù)人員可以充分利用現(xiàn)代化檢測技術(shù)對汽輪機(jī)實(shí)施監(jiān)視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)故障位置，清楚掌握汽輪機(jī)發(fā)生故障的原因，采取有針對性的解決措施。這種方法恰恰是檢測汽輪機(jī)故障最為原始的方法，是汽輪機(jī)在工作運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行的監(jiān)測工作。這個(gè)過程也能夠更好地觀察汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)與變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，采取針對性措施。這不僅能夠降低汽輪機(jī)故障的發(fā)生頻率，還能夠節(jié)約汽輪機(jī)的定期維修費(fèi)用，大大提升汽輪機(jī)的使用效率與使用壽命。

2 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)異常原因

2.1 油膜振蕩造成汽輪機(jī)振動(dòng)出現(xiàn)異常

如若汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在油膜上飛速旋轉(zhuǎn)，勢必極易丟失其穩(wěn)定性，且在旋轉(zhuǎn)過程中與軸線、平衡點(diǎn)渦動(dòng)都有著密切的關(guān)聯(lián)，造成油膜的振蕩問題。在渦動(dòng)頻率上軸線就是在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的一半左右，因此也稱之為是半速渦動(dòng)。一旦轉(zhuǎn)速出現(xiàn)了重合問題，那么半速渦動(dòng)效用就會(huì)被不斷放大，產(chǎn)生更為激烈的振動(dòng)問題。

2.2 氣流激振造成的汽輪機(jī)振動(dòng)異常

汽輪機(jī)一旦發(fā)生氣流激振，就說明汽輪機(jī)發(fā)生了較為明顯的故障。當(dāng)汽輪機(jī)運(yùn)行的實(shí)際負(fù)荷超過了某一個(gè)負(fù)荷臨界點(diǎn)時(shí)，軸振動(dòng)就會(huì)迅速增加，反之則亦然。如若在高壓或者再熱中壓的轉(zhuǎn)子端出現(xiàn)汽流激振位置，那則是因?yàn)槿~片遭受了不均勻氣體沖擊而造成氣流激振問題。通常來講，大型汽輪機(jī)組的末級(jí)葉片往往較長，所以極易發(fā)生膨脹問題，進(jìn)而造成流道發(fā)生紊亂現(xiàn)象。機(jī)械設(shè)備的軸封時(shí)常會(huì)發(fā)生氣流激振問題。

2.3 轉(zhuǎn)子熱彎曲給汽輪機(jī)造成的振動(dòng)異常問題

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子如若出現(xiàn)了熱變形問題，那就極易造成汽輪機(jī)振動(dòng)異常。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)子發(fā)生熱變形以后，其振幅往往呈現(xiàn)出幾何增長態(tài)勢，且熱變形情況與轉(zhuǎn)子的實(shí)際溫度、蒸汽參數(shù)有著十分密切的聯(lián)系。絕大多數(shù)熱變形主要發(fā)生在汽輪機(jī)組仍在轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，尤其是在開啟汽輪機(jī)組后，轉(zhuǎn)子溫度也在迅速升高，轉(zhuǎn)子材料在熱力的不斷作用下就會(huì)發(fā)生熱變形，轉(zhuǎn)子規(guī)則也會(huì)發(fā)生一定的變化，且無法從工作狀態(tài)進(jìn)行切合，促使汽輪機(jī)組不正常振動(dòng)問題的出現(xiàn)。

2.4 摩擦振動(dòng)而造成的汽輪機(jī)振動(dòng)異常

摩擦振動(dòng)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一是轉(zhuǎn)子在發(fā)生熱彎曲以后，出現(xiàn)了全新的不平衡力，此時(shí)工頻仍然是振動(dòng)信號(hào)的主頻。其二就是在摩擦?xí)r，振動(dòng)幅度、振動(dòng)相位都會(huì)有所波動(dòng)，且波動(dòng)時(shí)間會(huì)持續(xù)較長時(shí)間。

3 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)異常故障的解決對策

要想確?；鹆Πl(fā)電廠能夠正常工作運(yùn)行，就應(yīng)該做好汽輪機(jī)設(shè)備的日常維修與檢修工作。尤其是當(dāng)汽輪機(jī)設(shè)備出現(xiàn)了異常振動(dòng)問題時(shí)，更應(yīng)該及時(shí)采取有效解決措施加以解決，只有如此，才能夠?yàn)槿藗兲峁└痈咝У墓╇娰|(zhì)量，更好的服務(wù)于人們的工作生活。

3.1 油膜振蕩故障的解決對策

汽輪機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中極易出現(xiàn)油膜振蕩故障，技術(shù)人員必須及時(shí)采取有效措施加以解決。面對油膜振蕩故障問題，其解決對策較多，如：可以增高軸瓦比壓予以解決，可以減少軸瓦頂部間隙或者增大軸瓦軸合金寬度予以解決，可以縮小軸頸與軸瓦之間的接觸角予以解決。但需要注意的是，接觸角不得過小，必須控制在300～400?？梢詫櫥偷膭?dòng)力黏連度減少，可以調(diào)整轉(zhuǎn)子的原有不平衡位置到平衡狀態(tài)上。

3.2 汽流激振故障的解決對策

如若在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中汽輪機(jī)出現(xiàn)了汽流激振故障，無法及時(shí)予以解決的，需要經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)查與分析才能夠有效解決。所以，當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生汽流激振以后，必須要統(tǒng)計(jì)并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，用圖標(biāo)的形式將其表現(xiàn)出來，通過對圖標(biāo)的觀察與分析，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在規(guī)律，從而找到有效的解決對策。

3.3 轉(zhuǎn)子熱彎曲故障的解決對策

在汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間以后，由于熱力作用轉(zhuǎn)子有可能發(fā)生彎曲，影響到汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。此時(shí)，必須及時(shí)更換全新的轉(zhuǎn)子，從而解決轉(zhuǎn)子熱彎曲故障問題，確保汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 查找火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)異常故障的注意事項(xiàng)

4.1 在汽輪機(jī)振動(dòng)異常故障分析時(shí)應(yīng)注意的具體問題

汽輪機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)生振動(dòng)異常故障，那么在分析其異常故障出現(xiàn)的根本原因時(shí)，就必須全面考量振動(dòng)相位、振動(dòng)頻率及二者之間呈現(xiàn)出來的關(guān)系以及振動(dòng)的穩(wěn)定性。這是因?yàn)槠啓C(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡都難以得到保障，那么實(shí)際的測量結(jié)果勢必也無法得到保證。

4.2 在汽輪機(jī)振動(dòng)異常故障排除時(shí)應(yīng)注意的具體問題

如若火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)發(fā)生了振動(dòng)異常故障，就必須及時(shí)予以解決，否則就會(huì)嚴(yán)重影響到電網(wǎng)穩(wěn)定，給用戶的實(shí)際用電帶來巨大困擾。在汽輪機(jī)設(shè)備的實(shí)際工作過程中，振動(dòng)異常故障常常發(fā)生。所以，火力發(fā)電廠的技術(shù)人員必須準(zhǔn)確掌握并了解汽輪機(jī)故障的具體排除方法，了解在排除過程中應(yīng)該注意的具體事項(xiàng)。在發(fā)生振動(dòng)故障問題時(shí)，首先應(yīng)詳細(xì)了解振動(dòng)故障發(fā)生的原因，并且進(jìn)行全面翔實(shí)的分析，做好相應(yīng)的記錄之后，對發(fā)生振動(dòng)故障的汽輪機(jī)組零部件進(jìn)行檢查，替換出現(xiàn)問題的零部件，做好相應(yīng)的記錄工作。對造成汽輪機(jī)振動(dòng)異常故障的相關(guān)因素要系統(tǒng)地逐一排查，這是因?yàn)槠啓C(jī)所發(fā)生的振動(dòng)異常故障其誘發(fā)原因較為復(fù)雜，且需要檢查的內(nèi)容也十分繁重，所以，當(dāng)汽輪機(jī)設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)異常故障時(shí)，在沒有準(zhǔn)確判斷是哪個(gè)部件出現(xiàn)問題時(shí)，不能急于拆除設(shè)備的相關(guān)部套。要進(jìn)一步強(qiáng)化技術(shù)人員自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，做好相關(guān)業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)工作，從而使施工技術(shù)人員能夠通過自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及時(shí)準(zhǔn)確判斷出汽輪機(jī)所發(fā)生的振動(dòng)異常故障情況，有條不紊地予以高效解決，切實(shí)提高汽輪機(jī)設(shè)備的實(shí)際維修水平，降低汽輪機(jī)振動(dòng)異常故障率。

5 結(jié)語

火力發(fā)電是現(xiàn)如今電力供應(yīng)最為主要的方式，是人們?nèi)粘Ｉ钏桦娔艿闹匾峁┱?。也正因如此，進(jìn)一步促進(jìn)火力發(fā)電廠的安全穩(wěn)定對提高人們的生活用電質(zhì)量而言有著至關(guān)重要的影響作用。確?；鹆Πl(fā)電廠汽輪機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，這是因?yàn)槠啓C(jī)組是實(shí)現(xiàn)供電的根本所在?；鹆Πl(fā)電廠的技術(shù)人員應(yīng)該切實(shí)掌握汽輪機(jī)振動(dòng)的相關(guān)技術(shù)，不斷分析并總結(jié)汽輪機(jī)振動(dòng)故障的相應(yīng)排除技巧，及早發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行過程中汽輪機(jī)設(shè)備存在的異常問題，以此為基礎(chǔ)保證火力發(fā)電廠的正常運(yùn)行。

[1] 李治中,張曉慧.關(guān)于汽輪機(jī)組異常振動(dòng)的分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，(11)：56.

[2] 韓明.淺談火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行故障處理技術(shù)[J].能源與節(jié)能，2013，(12)：103.

[3] 徐譽(yù)瑋.火力發(fā)電廠大型汽輪機(jī)振動(dòng)異常分析及故障判斷[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備.2017，(07)：63.

[4] 陳斌.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)異常分析及故障判斷[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017，(04)：87.

[5] 李振宇.火力發(fā)電廠大型汽輪機(jī)振動(dòng)異常分析及故障判斷[J].電子測試，2013，(06)：72.

Analysisofturbinevibrationabnormityinthermalpowerplantanditsfaultjudgment

HUANG Yong-liang1, ZHANG Xiao-xu2

(1. Harbin Electric Co., Ltd. Harbin 150001, China; 2. Harbin Electric Power Equipment Co., Ltd. Harbin 150001, China)

TM621

A

1674-8646(2017)17-0046-02

2017-06-23