電廠汽輪發(fā)電機組異常振動問題及解決措施探討

楊生理

摘 要：電廠汽輪機組的異常振動問題是影響機組正常運轉(zhuǎn)，甚至影響電力生產(chǎn)的重要問題。因此，針對這種異常振動，必須要及時找出原因，采取有效的預(yù)防措施，盡量減少汽輪機組的振動發(fā)生，保證設(shè)備的平穩(wěn)運行。

關(guān)鍵詞：汽輪機組；振動問題；解決對策

像汽輪機組這類轉(zhuǎn)動機械，發(fā)生細小的振動是正常的也是無法避免的。只要振動幅度控制在一定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)都不會影響機組正常運行。而一旦出現(xiàn)超出標(biāo)準(zhǔn)的異常振動，則會對汽輪機組的零部件產(chǎn)生一定程度的破壞。強烈的異常振動使部分零件損壞后，又會增強部分零件的摩擦與振動，造成惡性循環(huán)，對設(shè)備的危害極大。

1 汽輪機組異常振動原因分析

汽輪機組是火力發(fā)電廠中的核心部分，因此，通常處于長時間運轉(zhuǎn)狀態(tài)，久而久之，各部分的零部件由于長期磨損就極易發(fā)生故障，這嚴(yán)重影響到了發(fā)電廠的正常生產(chǎn)工作。其中最為常見的故障就是汽輪機組的異常振動。汽輪機組的異常振動可能由很多因素引起，機組設(shè)備中任何一個零件的的故障都有可能引起一場事故的發(fā)生，另外進汽參數(shù)、油質(zhì)、油溫、疏水等環(huán)節(jié)也會對汽輪機組的振動問題產(chǎn)生影響。我們必須要加強對汽輪機組振動原因的分析，這樣才能找出問題的根源，迅速高效的解決異常振動問題帶來的不良影響。

2 汽輪機組常見的振動類型與排除

2.1 汽流激振現(xiàn)象與故障排除

汽流激振現(xiàn)象的主要特征是出現(xiàn)較大量值的低頻分量，運行參數(shù)對振動拼讀的影響比較顯著，而且振動的增大多為突發(fā)性的。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是由于汽輪機的葉片受到不均衡氣流的沖擊。而大型機組主要是因為砌體在葉片膨脹末端產(chǎn)生冷氣流的紊亂，引發(fā)汽流激振。另外，汽輪機的封軸也可能出現(xiàn)汽流激振的現(xiàn)象。汽輪機組的這種現(xiàn)象需要經(jīng)過長時間的觀察和記錄才能夠從數(shù)據(jù)的對比中發(fā)現(xiàn)的，而且應(yīng)該將機組其各項數(shù)據(jù)指標(biāo)繪制成曲線圖，這樣更加有利于觀察和判斷。具體的排除措施是，通過改變汽輪機不同負荷時高壓調(diào)速汽門重調(diào)特性，以達到消除氣流激振的目的。就是通過降低負荷變化率，盡量避開產(chǎn)生汽流激振的負荷范圍，來減少氣流激振現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2.2 轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機組異常振動及故障排除

一倍頻振幅與轉(zhuǎn)子溫度以及蒸汽參數(shù)都有著重要的聯(lián)系，轉(zhuǎn)子的熱變形多數(shù)都是在機組冷態(tài)啟動后的定速帶負荷期間。這一期間轉(zhuǎn)子的溫度逐步升高，由于材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力使得轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱變形，進而使一倍頻振幅變大。由于轉(zhuǎn)子熱變形發(fā)生彎曲，從而引發(fā)了機組的異常振動。而轉(zhuǎn)子的彎曲還有永久彎曲和臨時彎曲兩種，故障類型不同，影響程度也不同，但是其故障形成機理都是相同的，都是是轉(zhuǎn)子質(zhì)量發(fā)生偏心，都屬于旋轉(zhuǎn)矢量激振。而與一般的質(zhì)量偏心不同的是軸發(fā)生彎曲會使兩端出現(xiàn)錐形運動，由此會產(chǎn)生加強的異常振動。而且，當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)彎曲時，會有一定的彈力，在異常振動產(chǎn)生時，彈力對于振動會有所抵消，減輕振動幅度，在某一個轉(zhuǎn)速區(qū)間會使振動出現(xiàn)一個最低值。針對這種現(xiàn)象，應(yīng)該及時更換狀態(tài)良好的轉(zhuǎn)子，減小自己的異常振動，轉(zhuǎn)子穩(wěn)定，異常振動也會隨之消減。

2.3 摩擦振動及故障排除

摩擦振動主要是由于轉(zhuǎn)子發(fā)生熱變形，產(chǎn)生彎曲，生成不平衡力導(dǎo)致，振動信號的主頻仍為工頻，在發(fā)生摩擦?xí)r，振動的幅度和相位都具有一定的波動性，且波動的持續(xù)時間比較長。出現(xiàn)較嚴(yán)重的摩擦，振動的幅度和相位則沒有明顯波動，振動幅度會迅速激增。另外，在降速超出的臨界值時，振動的的頻率上升比較迅速，停機后，轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)下，測量大軸的晃動程度都有明顯的增加。汽輪機組的轉(zhuǎn)子由于摩擦可能產(chǎn)生振動和渦動的現(xiàn)象，但影響最大的還是轉(zhuǎn)子的熱變形。在動靜摩擦中，各個接觸點的摩擦程度是不同的，摩擦程度較大的部位溫度相對摩擦小的部位較高，這就會使轉(zhuǎn)子的截面溫度不均，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子熱彎曲，出現(xiàn)新的補平衡力，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)振動。

2.4 軸承間隙引起的振動及故障排除

軸承是汽輪機運行的基本保障，其間隙的大小與故障的發(fā)生息息相關(guān)。假如軸承的間隙比正常情況大，那么就會造成汽輪機的攪拌過于分散，從而使振動幅度加大而影響正常的使用。由于間隙不合理而引起的振動異常需要工作人員對汽輪機做定期開機檢查，查看軸承的間隙是否符合生產(chǎn)需求，做好間隙的整合工作，從而使其始終都處于適合工作的狀態(tài)。

3 加強振動監(jiān)測工作

汽輪機組在啟動和運行中都會有一定程度的振動。當(dāng)設(shè)備發(fā)生了缺陷振動或機組的運行工況不正常時，汽輪機組嚴(yán)重威脅設(shè)備和人身安全。例如振動過大將使轉(zhuǎn)子葉片、葉輪等的應(yīng)力增加，甚至超過允許值而損壞；使機組動靜部分，如軸封、隔板汽封與軸發(fā)生摩擦，使螺栓緊固部分松弛；振動嚴(yán)重時會導(dǎo)致軸承、基礎(chǔ)、管道甚至整個機組和廠房建筑物損壞。由此可見，汽輪機組的振動對機組的安全經(jīng)濟運行影響很大，為此，要尋找其振源，監(jiān)視其振動。汽輪機組振動監(jiān)視的主要內(nèi)容為監(jiān)測振動物體在選定點上的振動幅值、振動頻率、相位和頻譜圖等。位移、速度和加速度是表征振動的三個重要的參數(shù)，因為它們之間只要通過微分或積分運算就可相互轉(zhuǎn)換，所以在實際測量中可用多種方法進行振動測量。在監(jiān)測過程中，要重點對軸振動，軸位移，瓦振，差脹，缸脹，轉(zhuǎn)速，零轉(zhuǎn)速，超速保護，偏心，鍵相等參數(shù)進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)問題，盡早進行解決。

4 加強設(shè)備結(jié)構(gòu)維護

軸承是必須要維護的設(shè)備之一。如果軸承的間隙偏大或者偏小，都會使汽輪機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生碰撞和不穩(wěn)定的狀態(tài)。所以，工作人員需要收集大量的數(shù)據(jù)進行對比，然后通過數(shù)據(jù)對比來確定最佳的軸承間隙和距離，從而保障汽輪機安全穩(wěn)定生產(chǎn)。同時，為了保證轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運行，要定期檢查和更換轉(zhuǎn)子油膜部件等。如果不調(diào)整大機組的頂軸油，則會削弱油膜的工作效果，造成軸承間的潤滑失效，增加振動的變化。因此，電廠應(yīng)經(jīng)常檢查油膜以及溢流孔結(jié)構(gòu)是否合理和正常。

另外，還需要做好定期安排檢修計劃。檢修班組根據(jù)單位參與機組檢修計劃的釋放應(yīng)力，在應(yīng)力釋放進入穩(wěn)定期后開缸檢查轉(zhuǎn)子的彎曲度，然后由技術(shù)人員決定繼續(xù)工作單元的性能，對需要維修的應(yīng)返回維修廠進行處理和報告。

5 結(jié)束語

電廠汽輪機組的振動問題是影響機組正常運轉(zhuǎn)，甚至影響電力生產(chǎn)的重要問題，汽輪機組的振動狀態(tài)是評價機組運行情況的主要技術(shù)指標(biāo)。而在實際的生產(chǎn)過程中，因機組異常振動而影響設(shè)備使用，延長檢修期的問題時有發(fā)生，我們應(yīng)該加強對汽輪機組振動情況的監(jiān)測，采用科學(xué)合理的減小振動的有效措施，維持機組設(shè)備的平穩(wěn)運行。一旦出現(xiàn)了異常振動的現(xiàn)象，一定要認、認真分析原因，尋找最佳的解決方案，及時進行處理。另外，在對汽輪機的運行操作人員也要進行相關(guān)的技術(shù)培訓(xùn)，使其嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，增強分析和處理異常振動的能力，更好的確保汽輪機組的穩(wěn)定安全運行。

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