火電廠汽輪機(jī)異常振動故障排查技術(shù)分析

盧旭東

1 火電廠汽輪機(jī)常見的異常振動故障

汽輪機(jī)作為火電廠發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分,其主要構(gòu)造是有汽輪機(jī)的葉柵、葉輪、主軸、汽缸、蒸汽室、噴嘴室、機(jī)座等組成,工作原理是利用渦輪式機(jī)械裝置將水蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能從而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。汽輪機(jī)組具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、單機(jī)功率大、工作效率高以及使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。但是汽輪機(jī)經(jīng)過長時間的使用不可避免的會出現(xiàn)一些故障。因此,需要根據(jù)汽輪機(jī)出現(xiàn)的異常振動現(xiàn)象制訂出具有針對性的故障排查和維修工作。以下就對火電廠汽輪機(jī)常見的異常振動故障進(jìn)行舉例分析:

1.1 油膜振蕩

汽輪機(jī)的油膜振蕩經(jīng)常胡現(xiàn)在發(fā)電機(jī)組的啟動升速過程中,此時汽輪機(jī)的油膜振蕩是由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在軸承油膜上高速旋轉(zhuǎn)時,受到較大的載荷作用破壞其初始穩(wěn)定性所造成的。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在軸承油膜上穩(wěn)定運(yùn)行時,轉(zhuǎn)軸是圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的,一旦穩(wěn)定性受到影響,軸頸旋轉(zhuǎn)的線速度會相應(yīng)增大,轉(zhuǎn)子和軸承之間產(chǎn)生的摩擦損耗也會相應(yīng)增加,此時軸系的臨界轉(zhuǎn)速將會降低,油膜的壓力持續(xù)升高,從而引發(fā)汽輪機(jī)的油膜振蕩,并且直接影響到汽輪機(jī)組的工作穩(wěn)定性。當(dāng)汽輪機(jī)產(chǎn)生油膜振蕩時,振動隨著轉(zhuǎn)速的升高,振幅不會減小,當(dāng)軸頸的轉(zhuǎn)速持續(xù)增加時,半速渦動的振動頻率也會隨之增加,當(dāng)振動頻率增加大轉(zhuǎn)子的第一臨界轉(zhuǎn)速的兩倍時,渦動被共振放大,增幅也相應(yīng)增大,從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生強(qiáng)烈的跳動。如果汽輪機(jī)發(fā)生油膜振蕩的現(xiàn)象比較嚴(yán)重時,機(jī)組主軸的外露部分都會受到影響,而產(chǎn)生振蕩。

1.2 汽流激振

汽輪機(jī)組產(chǎn)生汽流激振的主要部位是高中壓轉(zhuǎn)子,產(chǎn)生的原因是由于蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)流通膨脹時,除了會對高中壓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個切向力的轉(zhuǎn)矩外,還會產(chǎn)生由于高壓端向低壓端的軸向力,這樣一來,高中壓轉(zhuǎn)子的葉片就會受到不平衡的汽流沖擊,導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生汽流激振的故障。

1.3 轉(zhuǎn)子熱彎曲

汽輪機(jī)組的轉(zhuǎn)動部分統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)子,它是汽輪機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換過程中主要部件之一。轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲變形產(chǎn)生的異常振動通常與轉(zhuǎn)子的工作溫度以及蒸汽參數(shù)有關(guān)。目前汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱彎曲故障大都發(fā)生在汽輪機(jī)組冷態(tài)起機(jī)定速后的帶負(fù)荷運(yùn)行階段,此時轉(zhuǎn)子不僅需要在高溫工質(zhì)中工作,并且由于高速旋轉(zhuǎn),葉片、葉輪以及主軸承受著由離心力所產(chǎn)生的巨大應(yīng)力,因此極易產(chǎn)生彎曲形變。當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲時如果不及時更換機(jī)件,還會引發(fā)摩擦振動等其它安全隱患。

1.4 摩擦振動

汽輪機(jī)的摩擦振動通常是由于轉(zhuǎn)動部分的葉柵、葉輪、主軸和聯(lián)軸器等部件在長期運(yùn)行的過程中,由于受到作用力以及在高溫條件下發(fā)生熱彎曲破壞了初始的平衡狀態(tài),從而產(chǎn)生異常振動,但此時汽輪機(jī)的振動信號的主頻任然是工頻。但是由于轉(zhuǎn)子受到?jīng)_擊以及其它非線性因素的影響,經(jīng)常會出現(xiàn)一些分頻、倍頻以及高頻分量,有時甚至還會產(chǎn)生波形的削頂現(xiàn)象。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦振動時,振動的頻率和幅值同樣具有波動的特性,如果摩擦振動的持續(xù)時間較長還會引發(fā)渦動現(xiàn)象。

2 汽輪機(jī)異常振動的維修

分析找出汽輪機(jī)組異常振動原因并且采取針對性的維護(hù)方式,是保證汽輪機(jī)組安全運(yùn)行的關(guān)鍵所在。以下就對火電廠汽輪機(jī)常見異常振動故障的排查維修措施進(jìn)行具體分析:

2.1 油膜振蕩的排查措施

由汽輪機(jī)組油膜振蕩的故障原理可知,要想軸承和轉(zhuǎn)子工作安全可靠,需要減小摩擦力,使用壓力、濕度符合標(biāo)準(zhǔn)的潤滑油,以及降低潤滑動力粘度,因?yàn)闈櫥驼扯仍酱?油膜的承載力就會相應(yīng)正大,但是如果一味的增加潤滑油的粘度就會破壞油的均勻分布,反而增加了摩擦力。此外還可以通過減小軸瓦頂部間隙或者增大上軸瓦軸承合金的寬度以及減小軸頸與軸瓦之間的接觸角等方法來排除油膜振蕩的故障。

2.2 汽流激振的排查措施

針對汽輪機(jī)組氣流激振的故障原理,在進(jìn)行排查和維修的過程中首先愛需要對轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡的校驗(yàn),是轉(zhuǎn)子的質(zhì)量心與旋轉(zhuǎn)中心保持一致。在進(jìn)行日常檢查時,相關(guān)技術(shù)人員必須做好汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子的振動數(shù)據(jù)記錄,連同機(jī)組滿負(fù)荷時的振動數(shù)據(jù),做出轉(zhuǎn)子的振動曲線,觀察曲線變化情況是否存在異常。

2.3 轉(zhuǎn)子熱彎曲的排查措施

汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子主要是在蒸汽區(qū)進(jìn)行工作,因此熱彎曲是常見的故障現(xiàn)象,在設(shè)計(jì)之初應(yīng)該使用耐腐蝕以及耐高溫高壓的材料制作。如果一旦發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲的現(xiàn)象,唯一的解決辦法就是更換新的轉(zhuǎn)子消除汽輪機(jī)組的異常振動故障。

2.4 摩擦振動的排查措施

由于汽輪機(jī)租轉(zhuǎn)子的而工作條件十分復(fù)雜,除了需要承受高速旋轉(zhuǎn)和汽流作用力外,還因?yàn)楦邷?、潮濕、高壓環(huán)境的腐蝕,所以直接影響著轉(zhuǎn)子的安全運(yùn)行,需要特別重視維護(hù)和保養(yǎng)工作。確保能在第一時間發(fā)現(xiàn)異常并且采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施對產(chǎn)生摩擦振動的機(jī)件進(jìn)行更換或者維修,避免因摩擦振動引起整個汽輪機(jī)組的運(yùn)行故障。

總之,火電廠汽輪發(fā)電機(jī)組的異常振動是常見故障之一,導(dǎo)致振動產(chǎn)生的因素也是多方面并且十分復(fù)雜的。因此,當(dāng)汽輪機(jī)組發(fā)生異常振動時,需要根據(jù)不同的振動現(xiàn)象,找出產(chǎn)生異常振動的波動特性相位是否存在異?；蛘呤欠衿茐牧顺跏计胶鉅顟B(tài),然后再根據(jù)分析原因制定故障的檢修工作。

3 結(jié)語

綜上所述,火電廠汽輪機(jī)組是整個發(fā)電系統(tǒng)的重要設(shè)備,汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)直接影響著電廠是否能夠進(jìn)行持續(xù)有效的電力輸送,但是在實(shí)際使用過程中汽輪機(jī)的異常振動成為了火電廠不容忽視的故障問題,因此對異常振動故障的排查技術(shù)就顯得尤為重要。本文詳細(xì)分析了汽輪機(jī)組常見的異常振動類型,并且具有針對性的提出了不同的排查和維修措施,幫助維修技術(shù)人員應(yīng)及時的找出故障并且制定相應(yīng)的解決方案,確保汽輪機(jī)組安全穩(wěn)定的運(yùn)行。因?yàn)橹挥凶畲笙薅鹊慕档推啓C(jī)的故障概率,才能為電廠提供安全運(yùn)行的環(huán)境,從而為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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