汽輪機(jī)異常振動(dòng)分析與故障排除

孫立孟

華能伊春有限公司 黑龍江 伊春 153011

火電廠作為一個(gè)國(guó)家重要的基礎(chǔ)建設(shè),其安全可靠的運(yùn)行尤為重要,因此火電廠里的關(guān)鍵設(shè)備汽輪機(jī)的可靠安全運(yùn)行與火電廠的安全供電息息相關(guān)。因?yàn)樵谄啓C(jī)的使用當(dāng)中,不可避免會(huì)發(fā)生一些故障和出現(xiàn)一些問(wèn)題,這其中以汽輪機(jī)的異常振動(dòng)更為突出,而造成汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因有很多,找到其原因并且快速、高效的解決非常重要,否則可能最后造成非常嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失和人員安全。

1 汽輪機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的定義分析

火電廠的設(shè)備比較多,不管哪一種設(shè)備出現(xiàn)故障之前都會(huì)有預(yù)兆的,正常情況是不會(huì)有機(jī)器設(shè)備沒(méi)有預(yù)兆就出現(xiàn)故障的,故障之前的預(yù)兆大多表現(xiàn)為振動(dòng)聲和噪聲,這些異常的聲音表明設(shè)施設(shè)備在某個(gè)部位會(huì)存在有一定的故障。尤其是汽輪機(jī)不管是軸承還是那個(gè)部件出現(xiàn)損壞之前都會(huì)有不同尋常的聲音,這就是非常明顯的機(jī)器故障。汽輪機(jī)發(fā)生故障不是一個(gè)偶然的事件,是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程,我們可以利用現(xiàn)代的監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)視,從而及時(shí)的發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)出現(xiàn)故障的位置,這樣可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的了解故障發(fā)生的原因和狀況,從而提取有效的措施實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的解決。通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)故障的監(jiān)測(cè)是最原始的方法,我們?cè)趯?duì)汽輪機(jī)工作狀態(tài)下進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí),學(xué)會(huì)觀察目前的狀態(tài)和正常運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)的變化,這樣系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)也能及時(shí)的采取相應(yīng)的措施,這種類型的檢測(cè)技術(shù),減少了機(jī)器故障發(fā)生的概率,也節(jié)省了定期維修的費(fèi)用,機(jī)器設(shè)備的使用壽命以及使用的效率得到極大的提升,發(fā)電的可靠性也得到了保證,檢修過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)和投入的成本也大大的減少了。

2 常見的汽輪機(jī)異常振動(dòng)形成原因

汽輪機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,尤其是在一些特殊的環(huán)境當(dāng)中運(yùn)行環(huán)境較為惡劣,汽輪機(jī)出現(xiàn)故障的頻率較高,下面就簡(jiǎn)單介紹一些常見的造成汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因。

2.1 油膜振蕩引發(fā)異常振動(dòng) 汽輪機(jī)中有一種重要組成部件就是油膜,汽輪機(jī)被工作人員啟動(dòng)后,汽輪機(jī)開始進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn),這時(shí)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子開始進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn),油膜對(duì)軸頸的作用力大于軸頸重力和科氏力的合力,使軸頸向上浮動(dòng),產(chǎn)生弓形渦動(dòng),伴隨著強(qiáng)烈的作用力作用到軸承的油膜上,慢慢的就會(huì)導(dǎo)致油膜的穩(wěn)定性降低并且開始出現(xiàn)振動(dòng)的現(xiàn)象。而且就算當(dāng)發(fā)電機(jī)開始正常運(yùn)行時(shí),旋轉(zhuǎn)的軸頸在滑動(dòng)的軸承中帶動(dòng)潤(rùn)滑油高速流動(dòng),由于作用力與反作用力的作用,高速轉(zhuǎn)動(dòng)油流就會(huì)反過(guò)來(lái)作用軸頸,最終就會(huì)產(chǎn)生一種振蕩的現(xiàn)象。

2.2 汽流激振引發(fā)異常振動(dòng) 對(duì)于一個(gè)大型的汽輪機(jī)機(jī)組來(lái)說(shuō),由于機(jī)器的末級(jí)長(zhǎng)度比較長(zhǎng),所以在汽輪機(jī)葉片的膨脹末端會(huì)讓氣流出現(xiàn)紊亂的現(xiàn)象。這時(shí)可以通過(guò)兩個(gè)方面來(lái)加以斷定汽輪機(jī)是不是由于氣流激振而造成的振蕩。

(1)可以根據(jù)汽輪機(jī)組的低頻分量是否大量的出現(xiàn),如果出現(xiàn)了大量的低頻分量那么很可能是氣流激振。(2)由于設(shè)置的運(yùn)行參數(shù)不合理而導(dǎo)致振動(dòng),而且這種原因發(fā)生的振動(dòng)很突然。常見的由于運(yùn)行參數(shù)不合理而造成的振動(dòng)是因?yàn)樨?fù)荷參數(shù)的設(shè)置不合理導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)生激振,另外還有一種特殊的原因,因?yàn)榕錃夥绞藉e(cuò)誤導(dǎo)致汽輪機(jī)組軸承的振動(dòng)失穩(wěn)。

2.3 轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致不正常的振動(dòng)現(xiàn)象 汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中有一種很常見的情況會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)異常振動(dòng),那就是溫度影響。在汽輪機(jī)的工作過(guò)程中,工作環(huán)境的溫度很高,而轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)以及材料的耐熱度并不能長(zhǎng)期處于這種高溫環(huán)境中,這就會(huì)造成轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱變形,當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱變形后與轉(zhuǎn)子周圍的部件的距離可能減小,這樣就會(huì)造成它們之間的氣壓增大,這時(shí)就可能由于它們之間的大氣相互作用力使汽輪機(jī)異常振動(dòng)。

3 如何避免汽輪機(jī)異常振動(dòng)發(fā)生

3.1 油膜振蕩檢修 根據(jù)之前所介紹的關(guān)于油膜可以造成汽輪機(jī)的異常振動(dòng),想要防止出現(xiàn)這種情況,首先需要使汽輪機(jī)中的轉(zhuǎn)子與軸承之間能夠合理的工作下去,使得它們之間的摩擦力降低,其次工作人員應(yīng)該選擇粘度小的潤(rùn)滑劑來(lái)對(duì)它們進(jìn)行潤(rùn)滑,這樣做的原因是如果潤(rùn)滑油選擇了較大的粘度,那么他們的承載力也會(huì)隨之增大,而且當(dāng)粘度增大時(shí),會(huì)使油的分布結(jié)構(gòu)有所損壞,造成轉(zhuǎn)子與部件之間的摩擦力增大,另外我們還可以通過(guò)讓軸瓦頂部的距離縮短使得軸瓦上的承合寬度變的更大一些。

3.2 汽流激振的振動(dòng)檢修 如何降低前面所提到的氣流激振對(duì)汽輪機(jī)異常振動(dòng)的影響,首先要對(duì)機(jī)組的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間記錄,然后將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理最后做成曲線圖,這樣可以觀察其振動(dòng)的變化趨勢(shì)以及范圍,然后通過(guò)改變升降負(fù)荷速率,來(lái)觀察曲線的變化情況。通過(guò)改變汽輪機(jī)不同負(fù)荷時(shí)高壓調(diào)速氣門,來(lái)消除氣流激振。這種方式就是通過(guò)減低負(fù)荷變化率和避開產(chǎn)生氣流激振的負(fù)荷范圍的方式來(lái)避免氣流激振的產(chǎn)生。

3.3 轉(zhuǎn)子熱的振動(dòng)檢修 學(xué)習(xí)過(guò)汽輪機(jī)的使用都應(yīng)該知道汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子常常都是在蒸汽環(huán)境下進(jìn)行工作,這時(shí)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱彎曲情況很容易發(fā)生,想要減輕或者說(shuō)消除這方面的問(wèn)題,首先就必須在最初的制作過(guò)程中下功夫,在制作汽輪機(jī)時(shí),對(duì)于汽輪機(jī)中長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫環(huán)境下的部件,用耐高溫、高壓的材料來(lái)進(jìn)行制作,如果對(duì)于已經(jīng)投入使用用不耐高溫材料制作的成品,可以在進(jìn)行汽機(jī)維修、保養(yǎng)時(shí)進(jìn)行部件的更換來(lái)提高汽輪機(jī)部件的耐高溫程度,這樣就可以避免頻繁出現(xiàn)轉(zhuǎn)子的熱振動(dòng)現(xiàn)象。

結(jié)束語(yǔ)

目前火力發(fā)電廠中必不可少的設(shè)備就是汽輪機(jī)。在電廠發(fā)電的過(guò)程中,如果汽輪機(jī)發(fā)生不正常運(yùn)作如異常振動(dòng),對(duì)于人員的安全以及電力的生產(chǎn)就會(huì)有很大的影響,所以了解汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因尤為重要,本文就汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因進(jìn)行分析以及提供一些解決辦法,希望對(duì)有關(guān)人員有所幫助。