火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因及解決對(duì)策分析

楊騰

摘 要：火電廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，與汽輪機(jī)的工作息息相關(guān)，但是在汽輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，總是會(huì)出現(xiàn)這樣或者那樣的問題，汽輪機(jī)出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的供電停止，嚴(yán)重的將會(huì)導(dǎo)致安全事故。為此，加大對(duì)火電廠汽輪機(jī)異常因素的研究，通過對(duì)相關(guān)因素的了解，采取有效地解決措施。技術(shù)人員通過對(duì)問題的研究，還可以判斷火電廠汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)，促進(jìn)火電廠的發(fā)展，因此，本文就煮幾方面進(jìn)行了一系列的研究分析。

關(guān)鍵詞：火電廠 異常振動(dòng) 振動(dòng)原因

引言

想要了解到汽輪機(jī)工作中異常振動(dòng)的原因還比較復(fù)雜，需要考慮運(yùn)轉(zhuǎn)中的各個(gè)重要因素，其中涉及的方面有僅有的參數(shù)、有的性質(zhì)和質(zhì)量、有問的變化等方面都將會(huì)嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。這就要求檢修人員根據(jù)不同的振動(dòng)狀況，分析其中的原因，然后就相關(guān)問題及時(shí)有效的采取相應(yīng)的針對(duì)性措施，提高火電廠的汽輪檢修效率。

1、運(yùn)行中機(jī)組振動(dòng)發(fā)生顯著變化的故障2+I激振原因

1.1這類故障最常見的激振原因是機(jī)組在運(yùn)行中轉(zhuǎn)動(dòng)部件飛脫（如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子掉葉片），多數(shù)發(fā)生在中小容量的機(jī)組上。機(jī)組除正常發(fā)電外，還擔(dān)負(fù)著供熱和電網(wǎng)調(diào)蜂等任務(wù)，此運(yùn)行方式給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來一定影響。

主要特點(diǎn)振動(dòng)頻率主要以基頻為主，振動(dòng)矢量發(fā)生較大變化，而振動(dòng)幅值不一定都有明顯的反映。因?yàn)椴繛栵w脫對(duì)振動(dòng)的影響主要決定于飛脫部件的質(zhì)量、所處的半徑軸向位置與原始不平衡的夾角等。對(duì)25～50MW機(jī)組的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子來說，若飛脫部件所處半徑為0.5m，而且在轉(zhuǎn)子兩端，在3O00r/mln下，其影響系數(shù)大約為20-40～m/kg。

2、轉(zhuǎn)子存在熱不平衡的故障

2.1 激振原因這類故障較為常見的激振原因是由轉(zhuǎn)子受熱后平衡狀態(tài)惡化所至，近幾年在多臺(tái)機(jī)組上時(shí)有發(fā)生，如呼和浩特發(fā)電廠5號(hào)機(jī)、包頭第一熱電 廠2號(hào)機(jī)、7號(hào)機(jī)、包頭第二熱電廠3號(hào)機(jī)、烏拉山發(fā)電廠3號(hào)機(jī)、海勃灣發(fā)電廠2號(hào)機(jī)等都發(fā)生過此類故障。

2.2 振動(dòng)特點(diǎn)機(jī)組在空載（3000r/rain）下振動(dòng)不大，隨著有功負(fù)荷或勵(lì)磁電流的增加振動(dòng)逐漸變大，當(dāng)有功負(fù)荷或磁電流減小時(shí)，振動(dòng)并不立即減小，而是在穩(wěn)定一段時(shí)間后才逐漸減小，這種現(xiàn)象表明振動(dòng)與機(jī)組受熱狀態(tài)有關(guān) ，明顯地包含了一個(gè)隨有功負(fù)荷增加而加大的熱量。熱變量是指轉(zhuǎn)子受熱后振動(dòng)的變 化量。這種熱變量有兩種表現(xiàn)形式：一種是隨空負(fù)荷下振動(dòng)的減小而減小或消 失。[1]處理這種熱變量比較簡(jiǎn)單，只要調(diào)整軸系平衡降低空載振動(dòng)即可。但是產(chǎn)生 這種熱變量的原因目前尚不清楚，有待于進(jìn)一步研究；另一種熱變量與負(fù)荷下振 動(dòng)大小無明顯的關(guān)系，或雖然有關(guān)但把空負(fù)荷下振動(dòng)：機(jī)組振動(dòng)與受熱狀態(tài)的關(guān) 系降低后熱變量仍然較大。產(chǎn)生這種熱變量的原因?qū)τ谥行∪萘康臋C(jī)組可能是 汽缸受熱后膨脹不暢所至，而對(duì)于容量較大的機(jī)組主要是轉(zhuǎn)子存在熱不平衡所 至，轉(zhuǎn)子存在熱不平衡的直接后果是產(chǎn)生熱彎曲，熱彎曲導(dǎo)致振動(dòng)的機(jī)理是眾所 周知的。

3、運(yùn)行因素

3.1 轉(zhuǎn)子彎曲。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子如果存在材質(zhì)不均勻的情況，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)受熱后會(huì)發(fā)生彈性熱彎曲，導(dǎo)致不可逆形變；汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)，如果盤車或暖機(jī)不充分，上下缸溫度差異大 ，轉(zhuǎn)子橫截面內(nèi)溫度場(chǎng)分布不均，也會(huì)因彈性熱彎曲而出現(xiàn)不可逆形變 。

3.2 機(jī)組啟動(dòng)。汽輪機(jī)從啟動(dòng)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)的這段時(shí)間內(nèi)，各金屬構(gòu)件及管道導(dǎo)熱均處于一個(gè)不穩(wěn)定的狀態(tài) ，期間容易受到各種機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力的作用而產(chǎn)生振動(dòng)、形變以及復(fù)雜的熱膨脹效應(yīng)。此外，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)與熱態(tài)啟動(dòng) 的操作步驟存在差異，若人為混淆可能導(dǎo)致機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng)。例如，某廠-660MW汽輪機(jī)組在冷啟動(dòng)時(shí) ，操作人員未待 缸體充分膨脹便過早結(jié)束低速?zèng)_轉(zhuǎn)，導(dǎo)致機(jī)組在通過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)生劇烈振動(dòng) ，最后突破閥值而發(fā)生跳機(jī)。

3.3 潤(rùn)滑油溫。油溫與軸瓦間油膜的形成息息相關(guān)，而油膜對(duì)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的影響。油溫過高會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油粘度下降，不利于軸瓦內(nèi)油膜的形成，進(jìn)而引起轉(zhuǎn)子系統(tǒng)干摩擦。溫度過低會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油粘度超標(biāo)，引起油壓下降，進(jìn)而引 起轉(zhuǎn)子振動(dòng)的加劇。

4、電廠汽輪機(jī)組振動(dòng)問題的解決措施

4.1 汽流激振故障解決措施 針對(duì)汽輪機(jī)組汽流激振的特征，其故障分析要通過長(zhǎng)時(shí) 間（一年以上）記錄每次機(jī)組振動(dòng)的數(shù)據(jù)，連同機(jī)組滿負(fù)荷 時(shí)的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀察曲線變化情況。簡(jiǎn)單的 說就是確定機(jī)組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負(fù)荷變 化率和避開產(chǎn)生汽流激振的負(fù)荷范圍的方式避免汽流激振。

4.2 提高安裝精度 軸系連接要盡量做到平直、同心。轉(zhuǎn)子水平放置時(shí)，會(huì)由于自重作用而產(chǎn)生微弱的靜撓曲，故轉(zhuǎn)子安裝完之后，應(yīng)確保各轉(zhuǎn)子軸線構(gòu)成一平滑的曲線，否則會(huì)導(dǎo)致軸承本身負(fù)載的不一致 ，降低轉(zhuǎn)子運(yùn)行的平穩(wěn)性。在實(shí)際安裝過程中，應(yīng)根據(jù)軸承的具體方位來確定曲線的實(shí)際方位 ，務(wù)必使 整個(gè)轉(zhuǎn)子呈一連續(xù)的光滑曲線。精確安裝軸承，汽輪機(jī)組中使用了很多的可傾瓦軸承 ，這類軸承的特點(diǎn)是穩(wěn)定性極強(qiáng) ，并且可以有效地緩解油膜振動(dòng)。在安裝過程中，應(yīng)確保軸承蓋與軸瓦之間的緊力滿足設(shè)計(jì)要求。提高軸承座安裝精度。軸承座安裝應(yīng)當(dāng)結(jié)合圖紙要求及相關(guān)規(guī)范進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，根據(jù)實(shí)際需要，安裝時(shí)可予以多次測(cè)量 ，求得加權(quán)平均值。同時(shí)應(yīng)注意，軸承座幾何中心應(yīng)與軸頸承力中心保持重合。

4.3 控制油膜振蕩 應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑油 ，確保油的粘度、壓力、濕度等達(dá)到相關(guān)指標(biāo)要求。當(dāng)前國(guó)內(nèi)使用較多的汽輪機(jī)油有32號(hào)與46號(hào)兩種，其中32號(hào)油的粘度性能要優(yōu)于46號(hào)油。調(diào)整潤(rùn)滑油進(jìn)油溫度。以300MW汽輪 機(jī)組為例，一般要求潤(rùn)滑油的溫度在40℃～45℃之間，保持該溫度區(qū)間既能降低潤(rùn)滑油粘度，又不會(huì)造成油壓下降。[4]控制軸承間隙。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，如果軸瓦頂隙過大 ，會(huì)造成穩(wěn)定性大幅下降，因此要盡可能地減小軸瓦頂部間隙。目前比較常用的做法是修刮軸瓦中分面，將圓筒軸瓦變?yōu)闄E圓軸瓦，將橢圓軸瓦的橢圓度加大，將三油楔軸瓦變?yōu)闄E圓與三油楔混合型軸瓦，以此增加上瓦的油膜力，減小軸頸上浮高度，進(jìn)而增強(qiáng)軸瓦穩(wěn)定性。一般情況下，橢圓軸瓦及三油楔軸瓦的頂隙宜保持在軸頸直徑的0.1% ～0.13%，具體取值應(yīng)視軸頸直徑大小而定，直徑較大則取上限值，反之則取下限值。對(duì)于圓筒軸瓦，在當(dāng)前的汽輪機(jī)組中已極少采用，少數(shù)使用的圓筒軸瓦實(shí)質(zhì)上應(yīng)當(dāng)屬于橢圓軸瓦的范疇，其頂隙與側(cè)隙已經(jīng)十分接近，如果這類軸瓦發(fā)生自激振蕩，應(yīng)將頂隙縮減到軸頸直徑的0.12%～0.15%，防止因頂隙過小而造成鎢金溫度的異常升高。加強(qiáng)排查檢修汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行過程中，由于受到高溫、高壓、潮濕、高速旋轉(zhuǎn)等復(fù)雜工況的影響，很容易發(fā)生故障。因此，必須加強(qiáng)轉(zhuǎn)子故障的排查檢修，盡早發(fā)現(xiàn)問題并予以維修或換新，防止因轉(zhuǎn)子振動(dòng)而造成整個(gè)機(jī)組的故障。

結(jié)束語

綜上所述，電廠汽輪機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)的原因是多種多樣 的，在實(shí)際的工作之中我們應(yīng)該結(jié)合實(shí)際的工作環(huán)境，深入 剖析振動(dòng)產(chǎn)生的原因，在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的解決措施，只 有這樣才能保證措施的有效性，從而保證電廠汽輪機(jī)組的正 常運(yùn)行，促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的快速發(fā)展，為人們的生活和生 產(chǎn)提供更為穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

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[2]殷富倫.淺談火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因及處理措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，（27）：163.[2017-09-06].endprint