火電廠汽輪機異常振動原因及解決對策分析

楊慶安

摘? 要：現(xiàn)階段經(jīng)濟的發(fā)展和進步，促使人們對于電力使用的需求量不斷地上升。目前國內主要電力供給仍以火力發(fā)電為主，為了確保電力供應的穩(wěn)定性和安全性，在日常工作中需要做好對電氣設備的檢測、維修等工作?；鹆Πl(fā)電中的汽輪機是發(fā)電過程中非常重要的設備，該設備是否能夠正常運轉也將直接關系著后續(xù)的穩(wěn)定供電的情況。針對汽輪機在運轉過程中出現(xiàn)的異常振動原因進行分析和討論，并提出對應的解決策略。

關鍵詞：火電廠;汽輪機異常振動;解決對策

引言：

目前國家已經(jīng)在電力供給方面大力提倡清潔型能源，包括風電、水電及核電的應用，但是我國的電力供給絕大部分還是由火力發(fā)電廠提供的。為了保障火力發(fā)電廠的正常運轉，我們需要定期對火電發(fā)電設備進行維修和檢測，以便能夠及時發(fā)現(xiàn)問題解決問題。汽輪機是火電發(fā)電設備中的重要構成，在實際運行過程中它會受到很多的因素影響而導致運轉不暢的情況出現(xiàn)，尤其是汽輪機出現(xiàn)異常振動的問題。這意味著汽輪機自身存在安全隱患，必須及時進行修理。

一、引起汽輪機振動的原因和判別方式

（一）對汽輪機振動原因進行研究的價值意義

火力發(fā)電設備中的一項重要構成就是發(fā)電機組，而在發(fā)電機組中最重要的一項內容則是汽輪機組。為了保障穩(wěn)定的電力供應，通常情況下汽輪機組的運行是不間斷的。長期的運轉會造成汽輪機組很多的構件出現(xiàn)故障，繼而影響發(fā)動機組無法正常運轉。而在汽輪機組出現(xiàn)故障的眾多表現(xiàn)中，異常振動情況就是其中一個相對復雜的問題。汽輪機組的振動原因非常多，影響其出現(xiàn)振動的因素也非常多，包括進氣參數(shù)、油質的差異或是油溫高低的因素[1]。甚至一個細小的零件也可能會導致汽輪機出現(xiàn)振動。而要徹底解決汽輪機振動的情況，就必須充分了解其出現(xiàn)異常振動的原因，繼而才能有的放矢地去解決問題。

（二）故障判別方式

作為活力發(fā)電機組中非常重要的一項構成，汽輪機出現(xiàn)異常振動的原因非常多，而產(chǎn)生振動之后的表現(xiàn)也有很多類型，其中最常見的就是瓦蓋震動或者是轉軸異常引起的振動。當汽輪機出現(xiàn)振動之后，為了能夠進一步了解振動原因我們可以從不同的切入點進行判斷，對于汽輪機出現(xiàn)異常振動穩(wěn)定性的分析，我們則可以從轉速、電流、溫度以及時間等因素著手。汽輪機振動相位變化主要是針對振動相位是否真的存在變化。而相鄰軸承相位則需要考慮其相位是處于相同還是相反的狀況。

除了設備自身硬件出現(xiàn)故障之外，汽輪機自身的設計缺陷也可能是造成汽輪機出現(xiàn)振動的主要原因。在實際應用過程中，在發(fā)現(xiàn)設備存在設計缺陷之前設備已經(jīng)投入使用，這樣的情況下無法更換汽輪機，則需要充分了解設計缺陷可能引起的故障問題[2]。那么在后續(xù)汽輪機運轉過程中一旦出現(xiàn)異常振動，相關工作人員就可以依次進行排查，從而更快地判斷出造成異常振動的原因。如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)振動的情況與前期的設計缺陷相關，則需要及時對設備進行維修。如果檢查之后故障原因并不是由設計缺陷引起的，則需要進一步進行排查。

二、關于設備出現(xiàn)異常振動的原因

（一）轉子熱彎曲

設備在運行過程中由于長時間處于工作狀態(tài)，必然會造成一定的影響繼而給汽輪機的穩(wěn)定運行帶來不利。汽輪機組出現(xiàn)轉子熱彎曲的原因非常多，最常見的一種情況就是設備在運轉過程中，轉子因長期運轉而出現(xiàn)高溫情況繼而引發(fā)應力問題、設備氣缸內出現(xiàn)進水的情況、汽缸中進入了低溫空氣與高溫氣缸產(chǎn)生摩擦、中心孔進油、發(fā)電機轉子的冷卻差異性較大，所有這些不利因素都會造成轉子熱彎曲的情況。一旦轉子出現(xiàn)彎曲變化則很容易導致轉輪機組出現(xiàn)異常振動。轉子熱彎曲所帶來的影響有可能是臨時的也有可能是長效的，雖然其危害性不同，但都是因為轉子質量偏心導致旋轉矢量激振力的出現(xiàn)。

軸彎曲會導致轉子兩端出現(xiàn)錐形運動，繼而導致軸向產(chǎn)生較大的工頻振動。在轉軸出現(xiàn)彎曲的情況下，彎曲會在彈力和轉子不平衡的情況下出現(xiàn)離心相位各有不同，它們彼此之間會相互作用并相互抵消[3]。當達到一定的轉速條件下，轉軸的振幅會逐漸減小，繼而形成“凹谷”相撞的情況，這與因轉子不平衡而導致的動力振動特征具有較大的差異性。當不平衡值超出彎曲作用力，則振幅的減少量處于臨界轉速以下。而當不平衡值低于彎曲作用力，則振幅的減少量處于臨界轉速以上。

（二）氣流激振

當汽輪機所承載的負荷超出一定的限定值，機組軸就會發(fā)生劇烈的振動;振動的頻率將會與高壓狀態(tài)下的轉子的臨界轉速一致;通常情況下出現(xiàn)氣流激振的位置都在高壓轉子的位置。尤其是大型汽輪機設備機組中，氣體會在葉片末端造成紊亂，也會引起氣流激振的情況。而當葉片所承受的氣流沖擊處于不均勻的狀態(tài)也會出現(xiàn)此類問題。

（三）油膜震蕩

油膜處于高速運轉的狀態(tài)下，汽輪機的轉子逐步失去穩(wěn)定性。轉子的旋轉不僅需要以軸線為中心旋轉，同時也需要圍繞著一定的平衡點進行渦動，這很容易造成油膜震蕩。而出現(xiàn)半速渦動則主要表現(xiàn)為當軸線的渦動頻率處于轉子轉速的一半條件下，當其轉速與轉子臨界速度一致時就會出現(xiàn)共振的情況繼而引發(fā)是設備的振動。

（四）摩擦振動

1.轉子熱彎曲在運行中產(chǎn)生了新的力，導致原有的力平衡被打破。此時振動信號的主頻率仍是工作頻率，但受到外部因素的影響，導致頻率出現(xiàn)差異，甚至在波形呈現(xiàn)時表現(xiàn)出“削頂”的情況。

2.出現(xiàn)摩擦振動時，振幅和相位之間都會出現(xiàn)波動，波動的持續(xù)時間較長。摩擦力的大小也會導致溫度的不同，繼而影響溫度的均勻性。某一局部位置過熱引起轉子熱彎曲的問題，導致一個新的不平衡力被應用于轉子上，產(chǎn)生了振動。

三、關于異常振動的解決措施

（一）轉子熱彎曲

針對該問題的解決方案主要以更新全新的轉子為主，繼而降低因其所引發(fā)的振動。

（二）氣流激振

在判斷氣流激振問題時，應當結合氣流激振過程中的特征。通過跟蹤振動過程，分析設備機組在運行過程中出現(xiàn)的振動表現(xiàn)以及在滿負荷狀態(tài)下數(shù)據(jù)狀況。通過數(shù)字圖標的方式進行分析比對，了解不同條件下的曲線的變化。通過不同狀態(tài)下的工作運行情況了解出現(xiàn)氣流激振時機組的狀態(tài)，從而采取降低負荷變化頻率，避免產(chǎn)生氣流激振的方式來改變設備出現(xiàn)振動的情況[4]。

（三）油膜振蕩

1.增加軸瓦比壓;

2.減少軸瓦上頂部的間隙距離并增加上軸瓦的軸承合金的寬度;

3.減少軸頸和軸瓦彼此之間的接觸角度，將其控制在一個更加科學的范圍內;

4.降低潤滑油的動力黏度;

5.將轉子之間存在的不平衡力控制在最小范圍。

（四）摩擦振動

在進行日常檢修和維修的過程中，工作人員需要著重留意機組在運行作業(yè)過程中是否存在摩擦的情況，如果發(fā)現(xiàn)異響則應當及時進行判斷并對出現(xiàn)異響的零部件進行更換或是維修，避免因零部件之間的摩擦導致汽輪機出現(xiàn)摩擦振動。

四、結束語

火力發(fā)電設備在長期運行的狀態(tài)下出現(xiàn)故障的情況是非常常見的，作為火電廠的工作人員就要做好日常的檢修和維修工作，以達到將損失減到最低的目標。目前我國的電力供應需求不斷增加，火力發(fā)電承擔著絕大部分的電力供應，所以火力發(fā)電的設備的運轉是否良好對于企業(yè)的正常運轉具有非常重要的意義。所以作為設備的維修和檢修人員必須充分地了解汽輪機的故障情況和原因，才能夠更好地展開工作，確保設備能夠正常穩(wěn)定的運轉，保障電力供應的穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]姜永超.火力發(fā)電廠汽輪機常見故障分析及解決措施[J].設備管理與維修，2021（24）：58-59.

[2]王永明，曹江華，葛恒春，朱逸夫.火電廠汽輪機運行異常振動原因分析與處理措施研究[J].科技與創(chuàng)新，2020（19）：146-147.

[3]高尚超.淺析火電廠汽輪機異常振動的原因及改善措施[J].科學技術創(chuàng)新，2020（09）：32-33.

[4]李寬寬.火電廠汽輪機異常振動故障排查技術探索[J].中國設備工程，2020（03）：153-155.