火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)故障分析與檢修

李春越

（大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電廠，河北 張家口 075133）

引言：汽輪機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)于火力發(fā)電而言十分重要，其運(yùn)行的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，運(yùn)行過(guò)程中容易受到很多因素的干擾，一定會(huì)出現(xiàn)不可避免的振動(dòng)現(xiàn)象。這種振動(dòng)現(xiàn)象會(huì)減負(fù)荷降效率，也會(huì)讓整個(gè)機(jī)組停止運(yùn)行，甚至?xí)?duì)整個(gè)生產(chǎn)的效率產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。所以做好汽輪機(jī)振動(dòng)的故障處理十分重要，并且應(yīng)該加強(qiáng)日常的檢查與后期的維護(hù)，才能夠保證發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，相關(guān)工作人員必須嚴(yán)格對(duì)待。

一、火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)故障的種類(lèi)

（一）氣流激蕩與軸承油膜振蕩的影響

導(dǎo)致汽輪機(jī)組發(fā)生異常振動(dòng)的情況有很多，每一種情況都有不同的原因[1]。對(duì)于氣流激蕩和軸承油膜振蕩引起的振動(dòng)，首先，其肯定是由于葉片受到不均衡的氣流沖擊，而產(chǎn)生了一定的氣流激蕩。這種激蕩如果長(zhǎng)時(shí)間未處理，就會(huì)使機(jī)器內(nèi)部的葉片發(fā)生膨脹，進(jìn)而影響內(nèi)部的氣流流通效果引起不正常振動(dòng)。第二點(diǎn)，油膜不穩(wěn)定或者在運(yùn)行過(guò)程中遭到破壞，一定會(huì)引起相應(yīng)元件被燒毀，進(jìn)而產(chǎn)生不正常的形變，引起振動(dòng)故障。

（二）機(jī)組中心不正引起的振動(dòng)故障

機(jī)組在運(yùn)行的過(guò)程中，如果真空程度降低，會(huì)使運(yùn)行的低壓缸排氣的溫度驟然升高，后軸座承受的熱量會(huì)急劇增加，引起機(jī)組中心元件的損壞，進(jìn)而產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象。也會(huì)由于汽輪機(jī)啟動(dòng)，如果緩機(jī)的時(shí)間不充足，以及升速或者降速過(guò)快都會(huì)引起汽缸內(nèi)部的不均勻膨脹，而產(chǎn)生相對(duì)的偏斜現(xiàn)象引起振動(dòng)。更會(huì)在機(jī)組處于不正常溫度運(yùn)行的情況下，使內(nèi)外的壓力值增加超過(guò)正常運(yùn)行的限度引起振動(dòng)。設(shè)備安裝中心偏差大，也會(huì)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生正常的現(xiàn)象[2]。這種振動(dòng)可以隨時(shí)調(diào)整，但如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，則會(huì)產(chǎn)生較大的后果。

（三）轉(zhuǎn)子彎曲引起的振動(dòng)故障

由于轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲引起的振動(dòng)現(xiàn)象非常的多，這種振動(dòng)產(chǎn)生的原因通常是由于轉(zhuǎn)子永久性地彎曲而產(chǎn)生振動(dòng)。如果轉(zhuǎn)子承受的壓力超過(guò)應(yīng)有的屈服強(qiáng)度限值，則會(huì)使局部發(fā)生塑性形變[3]。這種形變應(yīng)力消除之后，這種形變并不會(huì)消失，會(huì)在設(shè)備中產(chǎn)生永久性地彎曲，影響正常的使用效果，也會(huì)由于轉(zhuǎn)子的熱性能而產(chǎn)生彎曲。比如通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，其軸向振幅逐漸增加，并且增加的情況非常明顯。

（四）轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引發(fā)的振動(dòng)故障

轉(zhuǎn)子在找平衡的過(guò)程之中，如果不能夠消除不平衡的能量，就會(huì)讓轉(zhuǎn)子上的某些零部件產(chǎn)生松動(dòng)的現(xiàn)象，進(jìn)而讓這種不平衡的現(xiàn)象加劇。也會(huì)在設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，使轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生損壞的情況，更加增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本[4]。

（五）其他原因引起的振動(dòng)故障

汽輪機(jī)組在安裝的過(guò)程中，某些零部件會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)的情況，這是讓振動(dòng)產(chǎn)生的常見(jiàn)原因。發(fā)電機(jī)組內(nèi)部故障而引起的振動(dòng)，這也是影響設(shè)備使用效果，并且造成電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈短路的重要原因。汽輪機(jī)組內(nèi)部的零部件發(fā)生摩擦而引起的振動(dòng)也會(huì)引起相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)和效率損失。不但如此，當(dāng)機(jī)組在正常運(yùn)行期間，由于蒸汽攜帶水分進(jìn)入到氣缸內(nèi)，會(huì)讓內(nèi)部的氣流與水分產(chǎn)生較大的沖擊，將軸承的推力瞬間增大，影響不平衡的扭力產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象。

二、火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)的影響及其處理辦法

（一）火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)的影響

由于末端軸封磨損嚴(yán)重，會(huì)讓低壓汽缸產(chǎn)生真空的情況。并且這種真空的情況會(huì)隨著機(jī)器的損壞而影響整體的穩(wěn)定性，進(jìn)而讓機(jī)組的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和使用效果都受到影響，這是產(chǎn)生振動(dòng)的第一個(gè)影響。第二個(gè)影響，是當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的材料，因疲勞度而產(chǎn)生降低，必定會(huì)讓葉片和輪盤(pán)等產(chǎn)生損壞。第三個(gè)影響，當(dāng)動(dòng)靜摩擦產(chǎn)生的情況下，會(huì)讓內(nèi)部的局部構(gòu)件產(chǎn)生過(guò)高的溫度，發(fā)生永久性地彎曲，影響后續(xù)的使用效果。后續(xù)的影響就是其會(huì)產(chǎn)生可能的安全事故，造成人員和財(cái)產(chǎn)損失。第四個(gè)影響，汽輪機(jī)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，如果內(nèi)部進(jìn)入了水或冷卻后的水蒸氣，將會(huì)對(duì)整個(gè)汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)非常嚴(yán)重的破壞影響。具體來(lái)說(shuō)，除了水以外，冷的水蒸氣在凝結(jié)后，本身也不成水。水不僅會(huì)影響汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，還會(huì)破壞汽輪機(jī)的葉片，增大汽輪機(jī)葉片零件的磨損，引起葉片發(fā)生銹蝕，除此之外，還會(huì)破壞汽輪機(jī)的軸承，引起汽輪機(jī)內(nèi)的缸體出現(xiàn)變形問(wèn)題，最終導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)生嚴(yán)重故障，無(wú)法正常運(yùn)行。基于此，在后續(xù)檢修維護(hù)時(shí)，加強(qiáng)汽輪機(jī)防水保護(hù)非常關(guān)鍵。第五個(gè)影響，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度超出了安全范圍所帶來(lái)的影響。汽輪機(jī)在實(shí)際工作運(yùn)行時(shí)，一般需要高旋轉(zhuǎn)，在這一過(guò)程中，確保不同機(jī)械設(shè)備精密配合非常關(guān)鍵。與此同時(shí)，汽輪機(jī)作為一種機(jī)械原動(dòng)件，本身在高速旋轉(zhuǎn)之下，還會(huì)承受非常大的外力矩。一旦汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)故障問(wèn)題，引發(fā)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速異常增大，超出轉(zhuǎn)速安全范圍，將會(huì)帶來(lái)非常嚴(yán)重的影響。這種影響表現(xiàn)為：在超速運(yùn)轉(zhuǎn)下，汽輪機(jī)風(fēng)扇承受的應(yīng)力將會(huì)非常高，從而導(dǎo)致葉片直接被甩落，軸承也會(huì)因此受到非常嚴(yán)重的損壞。嚴(yán)重時(shí)，飛出的扇葉還會(huì)破壞汽輪機(jī)其他設(shè)備，甚至導(dǎo)致傷人安全事故，破壞掉整個(gè)汽輪機(jī)組。

（二）火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)的處理辦法

對(duì)于汽輪機(jī)組發(fā)生振動(dòng)的情況，有很多的處理辦法，每個(gè)處理的辦法也會(huì)針對(duì)不同的情況而具體展開(kāi)。第一點(diǎn)，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行期間的振動(dòng)福利突然增大，會(huì)產(chǎn)生異常的聲音。這個(gè)時(shí)候應(yīng)該引起管理人員的注意，并且針對(duì)其振動(dòng)的原因展開(kāi)分析。如果能夠了解到其產(chǎn)生的原因，就會(huì)更有利于工作人員解決這種振動(dòng)現(xiàn)象。首先，應(yīng)該檢查主汽門(mén)及調(diào)節(jié)的氣門(mén)是否處于正常開(kāi)啟的狀態(tài)。其次，可以檢查缸內(nèi)的溫度是否正常，機(jī)組的熱膨脹是否均勻，機(jī)組的負(fù)荷和蒸汽溫度是否產(chǎn)生突然的變化。然后應(yīng)該檢查潤(rùn)滑油的溫度和油壓是否正常，這對(duì)于振動(dòng)也有著顯著的影響。第二點(diǎn)，如果通過(guò)上述的操作，仍然不能夠找到準(zhǔn)確的振動(dòng)原因，應(yīng)該聯(lián)系專(zhuān)業(yè)的人員對(duì)振動(dòng)頻率進(jìn)行圖譜的表述，并且進(jìn)行精準(zhǔn)地測(cè)量。在調(diào)取到正確的原因之后，才能夠采取正確的措施，也要對(duì)當(dāng)時(shí)的設(shè)備情況進(jìn)行及時(shí)記錄，并且將記錄文件妥善保管。第三點(diǎn)，如果振動(dòng)的幅度超過(guò)了設(shè)備運(yùn)行的極限值，應(yīng)該立即停止機(jī)組，當(dāng)機(jī)組產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)或巨大后門(mén)的情況下，應(yīng)該立即破壞真空緊急停機(jī)。為了讓軸承及轉(zhuǎn)子的運(yùn)行更加平穩(wěn)，應(yīng)該適當(dāng)?shù)亟档娃D(zhuǎn)子及軸承之間產(chǎn)生的摩擦力。油膜振蕩情況產(chǎn)生的震動(dòng)，應(yīng)該讓內(nèi)部的壓力和濕度都達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，合理降低潤(rùn)滑油的黏性，讓其能夠滿足油膜周?chē)某休d力。如果增加了油粘度，使油的分布變得不均勻。那么應(yīng)該讓摩擦力逐漸增加，出現(xiàn)嚴(yán)重的油膜振動(dòng)現(xiàn)象，會(huì)讓構(gòu)件的間隙減小，寬度變大，也會(huì)讓這種不平衡的現(xiàn)象加劇，所以應(yīng)該引起各位的注意。要針對(duì)汽輪機(jī)凝汽器真空較低給出具體解決的方案，應(yīng)該發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象應(yīng)該定期對(duì)結(jié)垢處進(jìn)行清理，機(jī)組的真空系統(tǒng)應(yīng)該積極尋找泄漏點(diǎn)，并且保證機(jī)組的軸封供給達(dá)到正常的狀態(tài)。這對(duì)于讓整個(gè)火力發(fā)電廠設(shè)備的正常運(yùn)行具有重要的影響。第四點(diǎn)，在汽輪機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，一定要加強(qiáng)防水，防止汽輪機(jī)組內(nèi)部進(jìn)水。與此同時(shí)，在實(shí)際維修過(guò)程中，還應(yīng)注重提高對(duì)蒸汽壓力與溫度變化的重視程度。在實(shí)際維護(hù)檢查過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)蒸汽溫度出現(xiàn)了明顯的下降現(xiàn)象，必須要趕在降低至最低限度的溫度之前，找出降溫原因的原因，在此期間，還需要及時(shí)進(jìn)行緊急停機(jī)處理。并對(duì)水位變化進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的監(jiān)視，預(yù)防汽輪機(jī)進(jìn)水。當(dāng)在監(jiān)視過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)有汽輪機(jī)進(jìn)水的跡象，必須要及時(shí)切斷進(jìn)水水源，加強(qiáng)汽輪機(jī)的疏水工作，及時(shí)排出水分。除此之外，還需要對(duì)汽輪機(jī)的加熱器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，確保加熱器能夠正常工作，避免水蒸氣變冷進(jìn)水。第五點(diǎn)，為了防止汽輪機(jī)發(fā)生超速轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，加強(qiáng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的檢修維護(hù)非常關(guān)鍵。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)選擇在汽輪機(jī)中，采用保安系統(tǒng)，對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)速度超出一定范圍，及時(shí)利用保安系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，防止汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速持續(xù)提高?；诖耍诤罄m(xù)進(jìn)行汽輪機(jī)的檢修與維護(hù)過(guò)程中，相關(guān)人員還需要加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)組保安系統(tǒng)的檢查，確保其始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)，能夠?qū)ζ啓C(jī)組轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效保護(hù)汽輪機(jī)組的安全。

三、火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)的檢修

對(duì)于發(fā)電機(jī)廠汽輪機(jī)振動(dòng)的情況進(jìn)行檢修是十分必要的。能夠通過(guò)檢修了解到設(shè)備運(yùn)行的具體情況，并且及時(shí)排查不符合要求的安裝方式以及老化破損的應(yīng)用元件。通過(guò)更換這些元件，并且將無(wú)效的部位拆除以及更換新的部位，能夠達(dá)到更好的防止振動(dòng)效果，也會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行有著積極的促進(jìn)作用。如果發(fā)現(xiàn)機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象，應(yīng)該啟動(dòng)六次以上的檢查。每次檢查如果都出現(xiàn)相應(yīng)的構(gòu)件或者部位振動(dòng)情況過(guò)于明顯，應(yīng)該在一分鐘內(nèi)將其振動(dòng)幅度降低。如果不能夠降低，應(yīng)該停止相應(yīng)的電源開(kāi)關(guān)，讓設(shè)備停止運(yùn)行，并且通過(guò)工作人員對(duì)不同振動(dòng)峰值數(shù)據(jù)的了解和分析，仍然不能夠找到處理辦法和振動(dòng)原因，則應(yīng)該邀請(qǐng)更專(zhuān)業(yè)的人員來(lái)檢查，保證火力發(fā)電廠的正常工作。在進(jìn)行機(jī)組檢修的過(guò)程之中，也應(yīng)該讓專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員了解到相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)技能，并且讓火力發(fā)電廠對(duì)相應(yīng)的工作人員進(jìn)行培訓(xùn)，讓其了解正常的工作方式和工作技巧，不應(yīng)該使用錯(cuò)誤的方式和技巧進(jìn)行這種施工。如果使用這種錯(cuò)誤的方式，一定會(huì)對(duì)整個(gè)火力發(fā)電廠的運(yùn)行情況和機(jī)組的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。不但如此，火力發(fā)電廠更要安排專(zhuān)業(yè)的檢修人員，對(duì)已經(jīng)發(fā)生故障的部位進(jìn)行持續(xù)的跟蹤和觀察。觀察其后續(xù)的情況是否能夠滿足整個(gè)設(shè)備的正常運(yùn)行，又是否會(huì)對(duì)其他正常的部件產(chǎn)生不正常的影響。這種振動(dòng)現(xiàn)象可能只是由局部產(chǎn)生的，但是會(huì)對(duì)整個(gè)整體產(chǎn)生不可估量的后果。嚴(yán)重的情況甚至?xí)屨麄€(gè)城市的電力輸送產(chǎn)生巨大影響。所以第三方的監(jiān)督和后期的維護(hù)十分重要，不但應(yīng)該在安裝的過(guò)程中格外認(rèn)真，更要在檢修的過(guò)程中投入百分百的注意力。相信未來(lái)火力發(fā)電廠的運(yùn)行會(huì)更平穩(wěn)。

結(jié)束語(yǔ)：總而言之，在現(xiàn)今的社會(huì)中，人們的生活水平和物質(zhì)層次都得到了很高的提升。因此，對(duì)于電力的需求量達(dá)到前所未有的巨大體量。電力企業(yè)的正常運(yùn)行在這個(gè)過(guò)程中顯得十分重要，而汽輪機(jī)組的性能，對(duì)于火力電廠的穩(wěn)定運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生直接的影響。所以必須對(duì)汽輪機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，產(chǎn)生的不正常振動(dòng)現(xiàn)象及時(shí)了解，通過(guò)已有的技術(shù)和最新的方案解決這種振動(dòng)現(xiàn)象帶來(lái)的影響，達(dá)到穩(wěn)定的電力應(yīng)用效果。