汽輪機(jī)軸瓦振動(dòng)故障原因及解決方案

劉明士

摘 要：新時(shí)期我國(guó)工業(yè)發(fā)展水平不斷提高，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)發(fā)展和電力生產(chǎn)形勢(shì)良好。在火力發(fā)電廠中，汽輪機(jī)是發(fā)電設(shè)備，汽輪機(jī)的振動(dòng)是非常重要的，在此基礎(chǔ)上，本文以汽輪機(jī)軸承的振動(dòng)為試驗(yàn)對(duì)象，分析汽輪機(jī)軸承振動(dòng)的原因，從機(jī)組溫度的膨脹和改善、發(fā)電機(jī)電流及調(diào)節(jié)閥控制、關(guān)閉控制等方面，為軸承汽輪機(jī)振動(dòng)提供有效措施，保證汽輪機(jī)運(yùn)行質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率;熱電廠實(shí)現(xiàn)了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的增長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī);軸瓦振動(dòng)大;原因;處理措施

中圖分類號(hào)：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）06-0078-02

0 引言

汽輪機(jī)軸承的振動(dòng)一直是汽輪機(jī)健康運(yùn)行的一個(gè)參數(shù)。在大型汽輪機(jī)的運(yùn)行中，配備適當(dāng)?shù)妮S承和軸套來(lái)監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)的運(yùn)行。汽輪機(jī)軸瓦的振動(dòng)參數(shù)直接影響運(yùn)行人員的技術(shù)水平和汽輪機(jī)設(shè)備的運(yùn)行健康。加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)軸瓦振動(dòng)的保護(hù)，可以保證汽輪機(jī)軸瓦的保護(hù)，由于設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性，汽輪機(jī)在運(yùn)行中不能退出。因此，在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，如果軸承振動(dòng)增大，運(yùn)行人員必須根據(jù)現(xiàn)狀分析原因，找出解決問(wèn)題的辦法。

1 汽輪機(jī)軸承振動(dòng)處理的重要性

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)電力的需求也越來(lái)越大。同時(shí)，提高熱電廠汽輪機(jī)軸承的振動(dòng)也越來(lái)越受到重視，一般來(lái)說(shuō)，汽車總成的軸承振動(dòng)不會(huì)影響機(jī)組的設(shè)備，但如果振動(dòng)幅度太大，就會(huì)造成嚴(yán)重的故障，這將對(duì)電廠的供電質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，必須采取有效措施加以解決。

2 某火電廠汽輪機(jī)軸瓦振動(dòng)原因分析

2.1由機(jī)組生產(chǎn)過(guò)程引起，由結(jié)構(gòu)引起

首先，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在許多不科學(xué)、不合理的現(xiàn)象，或零件未嚴(yán)格按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求加工，以致在質(zhì)量等方面存在一些問(wèn)題，因此在實(shí)踐中很難滿足汽輪機(jī)渦流的要求。由于火電廠汽輪機(jī)軸承的振動(dòng)，70%的軸承振動(dòng)是由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起的，這主要是由于制造廠的原因，以及汽輪機(jī)組軸瓦振動(dòng)問(wèn)題的根源。

2.2火電廠安裝汽輪機(jī)的原因

一般來(lái)說(shuō)，汽輪機(jī)總成在裝配和安裝時(shí)，其工藝質(zhì)量得不到保證，對(duì)汽輪機(jī)軸瓦的發(fā)熱有一定的影響，如汽輪機(jī)主要由兩端軸承支承。當(dāng)兩端軸承高度不同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷分布不均勻，進(jìn)而引起汽輪機(jī)軸瓦不規(guī)則振動(dòng)，此外，轉(zhuǎn)子與汽輪機(jī)各部分之間有間隙，但這些間隙相對(duì)較小，引起動(dòng)力以及靜摩擦，在汽輪機(jī)軸瓦中容易引起異常振動(dòng)。如果不拆卸，則不能根據(jù)載體襯套的結(jié)構(gòu)直接測(cè)量載體襯套的平行度，也可以通過(guò)提升力間接估算;如果實(shí)際的油壓分布，則平行度之間的直接連接是同軸載體墊和軸發(fā)電機(jī)。如果營(yíng)地墊層與豎井有良好的平行度，中間的兩點(diǎn)主要是一個(gè)緊密的油隙，否則有很大的差異，從運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)看，可以看出如果承重襯套平行度好，油差可以滿足結(jié)構(gòu)要求。

機(jī)油壓力也有較大的變化，這種情況的存在，即載體襯套與發(fā)動(dòng)機(jī)軸之間的平行度差，平行度的變化也是一個(gè)逐漸變化和增長(zhǎng)的過(guò)程。這種情況的出現(xiàn)表明發(fā)生器本身沒(méi)有問(wèn)題，這是由于擔(dān)架之間同軸承載體之間的球面的兼容性。應(yīng)用對(duì)中功能本身，可以保持軸承箱與轉(zhuǎn)軸的平行度，以保證油壓的變化是一定范圍內(nèi)的狀態(tài)變化，此外，擔(dān)架還具有一定的自對(duì)中功能。在外部調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不能旋轉(zhuǎn)，這意味著某個(gè)因素發(fā)生了變化，超出了camp的自對(duì)準(zhǔn)能力。

如果排除了載體因素，可以得出結(jié)論：在傾斜的末端，蓋子有更大的機(jī)會(huì)影響平行度，即，如果端蓋發(fā)生變化，那么自復(fù)位磨損外殼的能力不能相應(yīng)地修改。首先是轉(zhuǎn)子軸位移系數(shù)，在汽輪機(jī)使用過(guò)程中，軸封的蒸汽加熱轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子兩端不斷膨脹。

軸關(guān)閉后，轉(zhuǎn)子在失去熱源的情況下收縮到平均位置，如果停止提升油泵和潤(rùn)滑油，轉(zhuǎn)子同軸塊之間的油膜消失，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子收縮，轉(zhuǎn)子同軸塊之間配合過(guò)密，摩擦能力過(guò)高，使二者之間存在相對(duì)位移，影響軸承與轉(zhuǎn)子的平行度。在這種情況下，應(yīng)根據(jù)制造商的文件進(jìn)行處理，即在裝置未經(jīng)大修而停用后，如果潤(rùn)滑油系統(tǒng)不工作，如果相應(yīng)地停止提升油泵，則提升油泵應(yīng)保持運(yùn)行。實(shí)際情況需要在油泵啟動(dòng)后測(cè)量油壓。這是保證泵壓穩(wěn)定的必要條件。

更具體地說(shuō)，要能夠嚴(yán)格按照維護(hù)操作進(jìn)行工作，并加強(qiáng)維護(hù)質(zhì)量控制，以積極改善擔(dān)架繩索的工作條件。這意味著它是以制造商為基礎(chǔ)的。在裝配過(guò)程中，檢查上蓋和上半蓋之間的接觸，包括與板銷和板蓋覆蓋的板蓋下半部分的接觸。

2.3汽輪機(jī)用于供熱的原因

汽輪機(jī)（如圖1）在使用過(guò)程中，部分工人未按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求操作，造成有關(guān)設(shè)備的一定損壞，而且由于缺少潤(rùn)滑油，造成設(shè)備變形。在汽輪機(jī)設(shè)備的電刷處引起異常振動(dòng)，此時(shí)潤(rùn)滑油溫度不應(yīng)高于正常溫度要求，此外，為了減少動(dòng)、靜間隙產(chǎn)生的振動(dòng)，必須選擇偏離上限值的汽封上下限值，以保證汽輪機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

在發(fā)電機(jī)拉伸器的情況下，碳化物在表面上有類似的特性，裝置上有明顯的薄膜著色，染料是一種大分子碳?xì)渚酆衔?，是石油產(chǎn)品氧化轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物，很容易吸附在金屬表面，增加摩擦的效果。在困難的情況下，這會(huì)導(dǎo)致油溫升高、加速油氧化和閥芯失效等問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)，這主要是由于基礎(chǔ)油和油添加劑的氧化。在本系統(tǒng)中，膠片處于控制范圍內(nèi)，但不同的單元需要能夠根據(jù)具體的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)設(shè)置不同的控制閾值。

滑套運(yùn)行時(shí)，拉伸器具有最小的膜厚和最高的油膜壓力，在流體摩擦作用下，滑套區(qū)域巴氏合金軸瓦溫度較高，使該區(qū)域成為具有滑套的高溫區(qū)域，在長(zhǎng)期運(yùn)行中，巴氏合金熔化后成型效果更為明顯。承載區(qū)域溫度高，氧化并清除內(nèi)部油墨層，從而形成彩色膜。

如果camp在室溫下運(yùn)行，抗氧化劑的存在也會(huì)形成一定的彩色膜，在系統(tǒng)運(yùn)行中，聚合物的這一部分也是過(guò)程的連續(xù)碳化，從而使碳化材料該區(qū)域呈棕黃色，中間呈黑色，可采取以下優(yōu)化措施：一是如果油品抗氧化性明顯下降，需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)過(guò)程，注意酸值和粘度的變化，了解油的氧化和變質(zhì)情況，在該體系中，所用油的MPC值較低，但顏色變化較大。拆下使用壽命更長(zhǎng)的彩色薄膜。

機(jī)械設(shè)備油樣的連續(xù)定期光譜分析，即測(cè)定油樣和顆粒物的消耗量，以準(zhǔn)確識(shí)別潤(rùn)滑油中的雜質(zhì)，監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油的降解和污染程度，獲取設(shè)備的潤(rùn)滑油和機(jī)械磨損。根據(jù)檢測(cè)，系統(tǒng)的消耗性金屬元素、添加劑元素和污染元素均未發(fā)現(xiàn)異常。

2.4葉片變形和斷裂

汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，大量鋼材暴露在高溫高壓條件下，工作環(huán)境惡劣。水輪機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行后，水蒸汽被清洗、腐蝕、變形甚至斷裂，增加了軸瓦的振動(dòng)，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是缺陷段高溫摩擦和高壓氣體，引起轉(zhuǎn)子不規(guī)則振動(dòng)，增加軸瓦振動(dòng)。二是在晶粒變形甚至斷裂后，在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中不滿足轉(zhuǎn)子平衡的要求，造成轉(zhuǎn)子劇烈振動(dòng);這種情況必須盡量避免，個(gè)別檢查時(shí)應(yīng)加以解決。

轉(zhuǎn)子熱變形引起的振動(dòng)的一個(gè)特點(diǎn)是，雙放大倍數(shù)的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)密切相關(guān)，其中大部分都發(fā)生在設(shè)備冷啟動(dòng)后的負(fù)載階段。在此期間，轉(zhuǎn)子的溫度會(huì)逐漸升高，材料的內(nèi)部載荷會(huì)引起轉(zhuǎn)子的熱變形和頻率的雙重振動(dòng)，可能導(dǎo)致相移，裝置的異常振動(dòng)是由轉(zhuǎn)子變形引起的，轉(zhuǎn)子的永久彎曲和暫時(shí)彎曲是兩種不同的誤差，但它們有相同的失效機(jī)理，它們具有相同的轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)矢量的轉(zhuǎn)矩，類似于質(zhì)量偏心。

由于轉(zhuǎn)子熱彎曲產(chǎn)生新的不平衡力，振動(dòng)信號(hào)的主頻仍然是流量。然而，由于受到?jīng)_擊和一些非線性因素的影響，可能會(huì)出現(xiàn)少量的頻率分布、頻率重復(fù)和高頻成分，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)“切割”等波形。嚴(yán)重，放大，相位不波動(dòng)，振幅迅速增大。第三，臨界速度的振動(dòng)衰減一般高于正常速度的振動(dòng)衰減。如果停止后轉(zhuǎn)子靜止，則測(cè)得的軸位移明顯高于初始值。

3 汽輪機(jī)軸瓦振動(dòng)處理方法

3.1做好維護(hù)和檢修工作，固定好支撐座數(shù)據(jù)

火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)組在電廠的運(yùn)行中起著重要的作用。汽輪機(jī)組經(jīng)常出現(xiàn)一些問(wèn)題，特別是水輪機(jī)軸承軸的異常振動(dòng)影響和嚴(yán)重影響了火電廠的正常運(yùn)行。電廠正常運(yùn)行時(shí)，必須按照有關(guān)規(guī)定和要求操作有關(guān)設(shè)備，同時(shí)做好維護(hù)和檢修工作，并嚴(yán)格控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行速率，此外轉(zhuǎn)子外觀應(yīng)呈橢圓度應(yīng)小于0.02m。在裝配過(guò)程中，必須確保不同零件的正確連接。車軸可采用鋼絲定心法進(jìn)行校正，以保證安裝正確，底座安裝時(shí)，必須將埋件固定在縱向中心線的前后，然后安裝可調(diào)螺釘，以便于鋼絲架定位，再將其縱向縱向至縱向縱軸。中心線，找一個(gè)適合掛鋼絲的地方。

固定好支撐座，仔細(xì)調(diào)整，使兩側(cè)長(zhǎng)度相同，人工驗(yàn)證誤差不得超過(guò)0.05mm。可用于水平調(diào)平，將軌道寬度提高到營(yíng)地和出口的共同面，并用傾斜的墊鐵適當(dāng)調(diào)整其垂直高度，以滿足地面上的高低條件和載體底座的水平面。整個(gè)汽輪機(jī)組在更換時(shí)應(yīng)檢查一次，所有需要找正的點(diǎn)都必須更換，只有在營(yíng)地安裝好后才能正常運(yùn)行，否則會(huì)產(chǎn)生不均勻的應(yīng)力和異常的振動(dòng)，不僅影響儀器設(shè)備的使用，但也會(huì)影響火力發(fā)電廠的發(fā)電量[1]。

3.2關(guān)閉汽輪機(jī)并檢查特殊情況

當(dāng)蒸汽輪機(jī)機(jī)組的灌木叢出現(xiàn)異常振動(dòng)時(shí)，如果情況嚴(yán)重，可以關(guān)閉灌木叢，然后進(jìn)行徹底檢查，當(dāng)機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以拆下振動(dòng)探頭進(jìn)行月度檢查。如果損壞，應(yīng)及時(shí)更換探頭，如果探頭狀況良好，按其數(shù)值進(jìn)行，如果發(fā)現(xiàn)軸的振動(dòng)值在12m～130m之間波動(dòng)，有一定的規(guī)律，通常是20秒的最大值，則可以估計(jì)出這種現(xiàn)象存在m串問(wèn)題，大軸最高點(diǎn)的概率較大，通過(guò)磨削最高點(diǎn)軸的直徑可以解決這一問(wèn)題。

3.3加強(qiáng)剛度檢測(cè)要點(diǎn)，做好相關(guān)要求完善

剛度主要是指汽輪機(jī)組支撐系統(tǒng)的剛度，它直接影響到電站汽輪機(jī)模塊的運(yùn)行，如果其剛度沒(méi)有規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)和范圍內(nèi)，很容易導(dǎo)致承載汽輪機(jī)組的軸瓦出現(xiàn)異常振動(dòng)。轉(zhuǎn)子截面剛度不一致。當(dāng)兩個(gè)主軸轉(zhuǎn)子的剛度不一致時(shí)，很可能會(huì)增加兩倍的激振力，這時(shí)出現(xiàn)異常振動(dòng)的軸瓦是汽輪機(jī)組，在這種情況下，需要注意剛度質(zhì)量檢測(cè)，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求方可進(jìn)行投入使用。

3.4完善控制閥控制方式，完善操作人員水準(zhǔn)

軸瓦式汽輪機(jī)振動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)的流量在一定程度上主要影響發(fā)電機(jī)旁支承軸瓦的振動(dòng)。這種振動(dòng)從渦輪使用開(kāi)始就存在，既不是暫時(shí)的，也不是突然的。渦輪機(jī)的操作員可以調(diào)整渦輪機(jī)控制閥的控制模式。如果調(diào)整后問(wèn)題仍然存在，則可以使用手持式振動(dòng)測(cè)量裝置測(cè)試渦輪軸瓦的振動(dòng)。必須通過(guò)一個(gè)參數(shù)來(lái)研究各個(gè)部件和方向的振動(dòng)相關(guān)情況，并調(diào)整渦輪軸瓦的振動(dòng)參數(shù)，從而得到渦輪軸的振動(dòng)值。如果渦輪軸承有一定的溫度，可以斷定這是一個(gè)測(cè)點(diǎn)問(wèn)題。此時(shí)，操作員可以聯(lián)系熱管理人員并開(kāi)始改進(jìn)。

3.5提高機(jī)器轉(zhuǎn)速控制，減少溫度引起震動(dòng)

該裝置的膨脹是由多種原因引起的，可分為滑入銷故障和未指定的溫度控制器。因此，為了驗(yàn)證擴(kuò)展，也可以考慮這些方面。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，必須定期檢查、修理和更換滑塊系統(tǒng)。在操作汽輪機(jī)設(shè)備之前，有必要提供均勻的預(yù)熱，并使汽缸保持溫暖。還需要監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油溫度、軸封溫度和排氣蒸汽溫度。如果發(fā)現(xiàn)溫度不符合操作要求，必須及時(shí)采取相應(yīng)措施，通過(guò)建立自動(dòng)溫控系統(tǒng)來(lái)完成[2]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，火電機(jī)組是其重要設(shè)備之一，對(duì)整個(gè)汽輪機(jī)的正常運(yùn)行有著重要的影響。這一點(diǎn)非常重要，特別是汽輪機(jī)組的營(yíng)地振動(dòng)影響了電廠的正常發(fā)展。因此，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們需要關(guān)注機(jī)組的安裝和維護(hù)過(guò)程，不僅要保護(hù)設(shè)備，還要加強(qiáng)剛度檢測(cè)，減少汽輪機(jī)軸瓦異常振動(dòng)的發(fā)生，促進(jìn)火電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[2] 張清宇，李守倫.汽輪機(jī)軸瓦水平振動(dòng)大的原因分析及處理[C].2003大型發(fā)電機(jī)組振動(dòng)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2003.