汽輪機組振動故障分析及處理

李文若

摘 要： 在火力發(fā)電廠中，汽輪機屬于一重要發(fā)電設備，由于其運行效能的高低會對整個系統(tǒng)運行的安全性及經(jīng)濟性產(chǎn)生直接影響，介紹汽輪機主要工作原理及其分類，分析其常見故障，并結(jié)合實際工作經(jīng)驗，提出相應處理對策，以期有助于人們更及時更高效地解決各種汽輪機運行故障，更好地保障電廠汽輪的安全、高效運行。

關鍵詞： 電廠 汽輪機 常見故障 處理對策

引 言

汽輪機作為火力發(fā)電廠一重要的發(fā)電設備，承擔著把蒸汽內(nèi)能向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械能轉(zhuǎn)變的重要任務，其運行的安全性及穩(wěn)定性將直接影響到發(fā)電廠的發(fā)電效能，對此，了解汽輪機的工作原理及其分類，分析其常見故障，并研究其常見故障的處理對策也顯得越來越重要。

1 汽輪機工作原理及其分類

汽輪在火力發(fā)電廠中承擔著將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機械能的重要任務，在電廠中占有重要地位。在實際生產(chǎn)作業(yè)中，汽輪機主要依靠的是高溫高壓蒸汽具有的內(nèi)能來推動汽輪機葉片發(fā)生旋轉(zhuǎn)，以把熱能進一步轉(zhuǎn)換為相應的機械能，讓該機械能來推動發(fā)電機運轉(zhuǎn)，以生成電能。在實際生產(chǎn)中，依據(jù)汽輪機結(jié)構(gòu)的不同，工作原理的差異以及熱力特性等不同，可把汽輪機分為不同種類，具體如下。

1.1 依據(jù)汽輪機實際結(jié)構(gòu)的不同，可把汽輪機分為單級與多級汽輪機、單缸與多缸汽輪機以及單軸與雙軸汽輪機。

1.2依據(jù)各汽輪機實際工作原理的不同，可把汽輪機分為沖動式汽輪機、反動式汽輪機以及速度式汽輪機，這幾種汽輪機蒸汽實際膨脹位置也會有所不同，其中對于沖動式汽輪機而言，其蒸汽膨脹位置主要為各級碰嘴處及靜葉部位； 對于反動式汽輪機而言，其蒸汽在靜葉及動葉中都會發(fā)生膨脹； 而對于速度式汽輪機而言，其屬于一種先讓蒸汽在噴嘴中發(fā)生膨脹后產(chǎn)生動能，然后再讓這些動能作用于動頁上的汽輪機。

1.3 依據(jù)汽輪機熱力特性的不同，可把汽輪機細分為： 蒸汽式汽輪機、供熱式汽輪機、背壓式汽輪機、抽汽式汽輪機以及飽和蒸汽式汽輪機。

2 汽輪機運行中常見故障及處理技術

2.1 振動故障

振動故障是火電廠汽輪機常見故障之一，這種故障又可具體細分為油膜震蕩故障、轉(zhuǎn)子熱彎曲故障、摩擦振動故障、氣流激振故障等。下面我們就詳細分析一下這幾種振動故障現(xiàn)象、產(chǎn)生原因及具體解決方法。

1） 油膜震蕩故障。此種震蕩現(xiàn)象主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)軸跳動較強，當跳動嚴重時可能還會影響到機組主軸外露部分。對于這種故障其主要產(chǎn)生原因為： 當發(fā)電機轉(zhuǎn)子于軸承油膜上進行高速旋轉(zhuǎn)作業(yè)時，因受較大載荷影響對其初始穩(wěn)定性產(chǎn)生破壞所致。具體我們可用下述幾種方法進行解決： ①降低轉(zhuǎn)子與軸承間的摩擦力。②嚴格按相關標準來選用壓力合格，溫度達標的潤滑油。③想方設法減小潤滑動力粘度。④壓縮軸與瓦之間間隙或把上軸瓦軸承合全寬度擴大。⑤盡力縮減軸頸及軸瓦間的實際接觸角度。

2） 轉(zhuǎn)子熱彎曲故障。該故障主要受轉(zhuǎn)子工作溫度與蒸汽參數(shù)等因素影響，其主要發(fā)生于汽輪機組冷態(tài)啟機定速后所處的實際帶負荷運行階段。其主要發(fā)生原因為： 當汽輪機進行高速旋轉(zhuǎn)時，其葉片、葉輪還有其主軸通常會受離心力形成的巨大應力影響，這樣便很容易造成彎曲變形現(xiàn)象。

3） 摩擦振動故障。當汽輪機發(fā)生摩擦振動故障后，可能引發(fā)部分分頻分量、倍頻分量還有高頻分量現(xiàn)象，有時還會出現(xiàn)波形削頂現(xiàn)象，若在實際生產(chǎn)中，若摩擦振動持續(xù)時間過長的話，還有可能會帶來渦動現(xiàn)象。

4） 汽流激振故障。此種故障其表現(xiàn)形式主要為振動曲線異常現(xiàn)象。當有蒸汽在汽輪機內(nèi)進行流通膨脹作業(yè)時，其一方面會形成一切向力轉(zhuǎn)矩作用于高中壓轉(zhuǎn)子中，另一方面還會形成從高壓端向低壓端作用的軸向力，當有不平衡的氣流來從不同方向沖擊高中壓轉(zhuǎn)子葉片時，這樣便易引發(fā)汽輪機轉(zhuǎn)子出現(xiàn)氣流激振現(xiàn)象。在實際生產(chǎn)中，若遇到汽輪機出現(xiàn)汽流激振現(xiàn)象后，我們可通過下列措施進行解決： ①對轉(zhuǎn)子實施科學、合理理。④運行人員加強對碳刷檢查次數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常立即處理，并提高檢修人員維護質(zhì)量。

2.2選用正確的發(fā)電機冷卻方式

為有效避免發(fā)電機產(chǎn)生高溫故障，在實際生產(chǎn)中應依據(jù)各發(fā)電機的運行需求，科學、合理地控制發(fā)電機運行環(huán)境溫度。一般火力發(fā)電機冷卻方式為水氫氫，即定子繞組采用氫氣表面冷卻，轉(zhuǎn)子鐵芯采用氫內(nèi)冷。例： 某發(fā)電廠#3 發(fā)電機溫度高。

2.2.1 故障經(jīng)過

2017 年7 月16 日12 ∶ 00 電氣值班員檢查發(fā)電機出入口溫度、定子各測溫點溫度均正常，12 ∶ 55 電氣值班員檢查發(fā)電機出入口溫度、定子各測溫點溫度，未發(fā)現(xiàn)異常，13 ∶ 50 電氣值班員檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機入口溫度 48℃、發(fā)電機出口溫度 63℃、定子各測溫點溫度 76℃。14 ∶ 00 調(diào)整發(fā)電機四角冷卻器及內(nèi)冷水進水溫度及壓力使發(fā)電機溫度恢復正常。

2.2.2原因分析

①內(nèi)冷水流量低或線圈堵塞。②內(nèi)冷水入口溫度高。③四角冷卻器冷卻水流量低或水溫高④氫氣溫度高。⑤環(huán)境溫度高。

2.2.3防治對策

①氫氣壓力調(diào)整至規(guī)定范圍內(nèi)。②調(diào)整發(fā)電機內(nèi)冷水進水溫度及壓力至規(guī)定范圍內(nèi)。③調(diào)整發(fā)電機四角冷卻器進水溫度及壓力至規(guī)定范圍內(nèi)。④加強廠房內(nèi)通風，將熱量及時排出。以上四種方法為我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)作業(yè)中較常見的發(fā)電機冷卻降溫方式。

2.3電氣設備接地故障處理

在設計電氣設備接地時，應對電氣設備所用接地材料的屬性進行深入了解，以防因材料受到腐蝕，造成設備接地不良。此外，在日常檢修電氣設備接地情況時，檢修作業(yè)應詳細、全面徹底，不能只靠眼觀察，可借助敲打，實地探測等方式來深入了解材料接地情況，一旦發(fā)現(xiàn)接地材料存在嚴重腐蝕現(xiàn)象或熔斷現(xiàn)象，應及時處理該故障，引發(fā)一系列電氣斷路現(xiàn)象，同時應重視做好電氣設備的定期檢查、維護工作，最大限度的處理好各種潛在故障，以確保電氣設備的連續(xù)可靠運行。

2.4備用電源自動切換故障處理

1） 全面收集相關技術資料，并充分結(jié)合電廠實際運行情況，對備用電源實際切換方案進行必要的改進與完善，也可聘請一些外部專家來對電源切換裝置進行深入分析，并實施科學、合理的改進，以確保備用電源可實現(xiàn)一次性快速完美切換。2） 壓縮切換時間，在實際生產(chǎn)作業(yè)中，應及時淘汰哪些性能不佳，老化嚴重的舊設備，重視引進性能更優(yōu)良設備，更先進的新設備，來使電源切換更順利，更快速。

參考文獻：

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