電廠汽機(jī)摩擦振動故障分析與診斷

張明巖

摘要：在汽輪機(jī)起動時，機(jī)組的工作參數(shù)和各部件的狀態(tài)都非常不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)摩擦振動，靜、動摩擦過大、剛性下降等。針對電廠汽輪機(jī)二次起動時，軸承、摩擦等問題，對同一工況下的啟動資料進(jìn)行了分析，并對其進(jìn)行了機(jī)械及摩擦振動的分析。通過對機(jī)組的摩擦振動特征的分析，找出故障的根源，為機(jī)組的摩擦振動故障提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);工作參數(shù);啟動資料;振動故障;指導(dǎo)

1.電廠汽機(jī)摩擦振動故障案例

以某電廠3號汽輪為實例，介紹了單軸、雙背壓、超臨界、三缸四排汽、中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)的設(shè)計實例。型式 N1000-26.5/600型，額定功率1000兆瓦，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘，主汽門蒸汽壓力26.5 MPa，主汽前蒸汽溫度600℃。發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、集電環(huán)構(gòu)成一套軸系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子之間以剛性聯(lián)結(jié)形式聯(lián)接。經(jīng)過一段時間的使用，設(shè)備出現(xiàn)了摩擦振動的故障。

1.1故障現(xiàn)象

在此設(shè)備工作平穩(wěn)的情況下，汽輪機(jī)各通道的振動都在25毫米以下。但是，當(dāng)機(jī)組的運行周期增加，機(jī)組的負(fù)載出現(xiàn)急劇、急劇的波動時，就會出現(xiàn)明顯的振動。電站工作人員對該機(jī)組進(jìn)行了檢測，結(jié)果表明，3號機(jī)組1號軸承出現(xiàn)了明顯的振動，這對機(jī)組的正常工作造成了很大的影響。2021年3月7日，火力發(fā)電廠組織專家對3號機(jī)組的各個軸瓦進(jìn)行了重新檢測，技術(shù)人員利用本特利408 p振動試驗機(jī)進(jìn)行了相應(yīng)的試驗，并以連續(xù)取樣的方法對其進(jìn)行了振動測量。經(jīng)測試，發(fā)現(xiàn)3號機(jī)組1、2號瓦X、 Y向軸振現(xiàn)象比較顯著。1 X方向的軸振動范圍為49-99毫米，1 Y方向的軸振動范圍為30-98毫米，2 X方向的軸振動范圍為34-57毫米，2 Y方向的軸振動范圍為31-70毫米。為查明透平振動的成因，技術(shù)人員在現(xiàn)場進(jìn)行了1、2瓦的頻譜分析，結(jié)果表明：1瓦、2瓦的軸振頻率分量是一倍頻，相位起伏不大，與軸振關(guān)系密切。簡而言之，當(dāng)負(fù)載相同時，1、2號瓦的軸振是穩(wěn)定的，當(dāng)負(fù)載發(fā)生改變時，它們的振動也會發(fā)生變化。

1.2故障原因分析

通過對現(xiàn)場技術(shù)人員的實測資料分析，發(fā)現(xiàn)1、2號瓦的軸振頻率分量是一倍頻，而且軸振與負(fù)載有一定的關(guān)系，而負(fù)載恒定時，軸振動是平穩(wěn)的，這與汽輪機(jī)動件和靜止件的振動特性不符。此外，試驗結(jié)果還表明，1號瓦和2號瓦的軸振與負(fù)載不成正比，因此也不符合高轉(zhuǎn)子的熱彎曲振動。通過對上述兩項因素的分析，可以得出如下結(jié)論：高壓轉(zhuǎn)子的重量輕，在運行中抗干擾性能較低，如果負(fù)載發(fā)生改變，將會對高壓轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性造成影響，從而使1號瓦和2號瓦出現(xiàn)振動。同時，1號瓦在軸系中起到了自由端的作用，比2號瓦的剛度要小，因此1號瓦的軸振問題更為突出。技術(shù)人員針對1號、2號瓦軸的振相和初始振動成分進(jìn)行了分析，并在高溫狀態(tài)下進(jìn)行了高壓轉(zhuǎn)子的動平衡實驗，結(jié)果表明，該方法不能有效地消除這種振動。

1.3汽輪機(jī)摩擦振動故障帶來的危害

由于平衡位置的偏差，造成了汽輪機(jī)在運轉(zhuǎn)時的摩擦振動，從而造成了動能和位能的轉(zhuǎn)化。一般來講，只要汽輪機(jī)有輕微的震動，只要不超出一定的幅度，就不會對機(jī)組的正常工作造成影響，因此不會發(fā)生危險事故。但如果振幅增大，就會對機(jī)組造成嚴(yán)重的傷害，使機(jī)組出現(xiàn)故障，使機(jī)組的運行效率下降。引起汽輪機(jī)振動的原因有很多，包括軸承磨損、轉(zhuǎn)子水路堵塞、軸系中心改變等。這些故障都是不正常的，若不加以處理，會造成汽輪機(jī)部件的松動，使汽輪機(jī)內(nèi)的動力部件與靜止部件發(fā)生摩擦，進(jìn)而引起發(fā)動機(jī)的振動，從而加速設(shè)備的老化，縮短設(shè)備的使用壽命。由于機(jī)組的振動故障種類很多，因此在機(jī)組的安裝和運行中，必須對機(jī)組的振動進(jìn)行檢測和測試，確保振動的振幅在合理的范圍之內(nèi)。目前，國內(nèi)已制定了一套關(guān)于機(jī)組運轉(zhuǎn)的規(guī)范，其中明確要求機(jī)組在運行時的振幅應(yīng)小于0.05 mm。

2.電廠汽機(jī)摩擦振動故障防范措施

2.1構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)

為了精確地查找出汽輪機(jī)的摩擦振動，需要有關(guān)的專家和學(xué)者建立健全的汽輪機(jī)振動診斷體系，以便及時地發(fā)現(xiàn)故障。在新時代，隨著科技的發(fā)展，建立起了基于計算機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)，利用計算機(jī)仿真技術(shù)對大腦的神經(jīng)進(jìn)行仿真，可以建立符合人類大腦信息處理的邏輯。為實現(xiàn)汽輪摩擦診斷的目的，必須在汽輪的各個振動點上設(shè)置接卸器和吸收紅采集器，以便對機(jī)組的工作信號進(jìn)行采集，并將所獲得的信號存儲到前臺檔案中。然后，利用信號去噪方法對其進(jìn)行處理，從小波中抽取能量，并將其存儲起來。通過這種方法可以對發(fā)動機(jī)的故障特性進(jìn)行檢測和診斷，并從中找出引起發(fā)動機(jī)摩擦振動的根源，為技術(shù)人員提供相應(yīng)的檢修與調(diào)試提供依據(jù)，以提高機(jī)組的可靠性和可靠性。

2.2合理調(diào)節(jié)均壓箱壓力

在汽輪機(jī)開始工作的時候，如果壓力太大，會導(dǎo)致汽輪的空氣流量增大，導(dǎo)致汽封漏氣，如果不及時解決，蒸汽就會慢慢的滲入到汽輪機(jī)的內(nèi)部，引起發(fā)動機(jī)的摩擦和振動。要解決這個問題，就必須對均壓箱的壓力進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

2.3合理控制汽輪機(jī)運轉(zhuǎn)操作

電廠汽輪機(jī)在使用時，可以采用主油罐對負(fù)壓樁進(jìn)行控制，但為防止油霧的發(fā)生，必須采用主油泵進(jìn)行主油泵的斷油，然后由主油罐向軸承箱供給負(fù)壓，從而加速污染物的流入。在此工作方式下，必須使主罐的負(fù)壓達(dá)到486 Pa。另外，在日常維修和管理中，要加強對主油箱、油凈化裝置、軸承箱等部件的檢查，檢查油箱的密封性，如密封性達(dá)不到要求，則要用硅膠進(jìn)行密封，所選用的硅膠要具有良好的耐油性，這樣才能防止蒸汽在運轉(zhuǎn)時被污染或濕氣侵入油箱，引起摩擦振動。

結(jié)束語

綜上可知，在火力發(fā)電系統(tǒng)中，汽輪機(jī)是一個非常關(guān)鍵的裝置，它的工作效率對整個機(jī)組的發(fā)電效果有很大的影響。但是，由于機(jī)組在使用中受到各管道的影響，很容易發(fā)生摩擦振動故障，嚴(yán)重時會造成整個機(jī)組的停機(jī)，給電廠造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。為此，必須引起電廠技術(shù)人員的重視，加強對機(jī)組的定期維修，并掌握幾種常見的故障處理方法，以便在出現(xiàn)故障時及時處理。這樣才能確保汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)

[1]王濤. 電廠汽機(jī)異常振動故障及診斷分析[J]. 科學(xué)與信息化， 2020（7）：2.