火力發(fā)電廠大型汽輪機振動異常分析及故障判斷

陳振峰

摘 要：火力發(fā)電廠一直是負責(zé)我國電能供應(yīng)的主要領(lǐng)域，直接關(guān)系著人們的生活用電與工業(yè)用電。汽輪機組是火力發(fā)電廠內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備，一旦火力發(fā)電廠內(nèi)的汽輪機組異常，將會影響電廠的運行與安全。本文首先分析了相關(guān)實例，同時闡述了火力發(fā)電廠大型汽輪機振動異常原因，最后總結(jié)了火力發(fā)電廠大型汽輪機故障判斷，旨在力推動火力發(fā)電廠得到更好的發(fā)展提供參考性意見。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;大型汽輪機;振動異常;故障判斷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.158

火力發(fā)電廠中，汽輪機本身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要面對各類特殊的環(huán)境，且運轉(zhuǎn)時間較長，一旦異常振動，將會導(dǎo)致各類故障問題的出現(xiàn)[1]。就實際情況而言，若無法精準(zhǔn)判斷故障點、排除故障，將難以保持機組的穩(wěn)定運行。

1 實例分析

以筆者所在的火力發(fā)電廠為例，在前幾年投入了一組300MW的汽輪機。汽輪機組運行了一段時間后，會出現(xiàn)異常跳閘的現(xiàn)象，且跳閘頻率較高，導(dǎo)致機組時常出現(xiàn)停運、停機的現(xiàn)象，難以保障機組的穩(wěn)定運行。技術(shù)人員通過判斷汽輪機組的故障，發(fā)現(xiàn)存在異常情況主要是因為振動異常。

考慮汽輪機組運行環(huán)境的特殊，在受到外界因素影響（熱脹冷縮）后，部分零部件會出現(xiàn)膨脹差值。技術(shù)人員借助這些差值，調(diào)整保護邏輯，在一定時間內(nèi)可緩解異常情況。但近段時間，汽輪機組又開始出現(xiàn)故障現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著汽輪機組的穩(wěn)定運行，無法保障火力發(fā)電廠運行的安全性與可靠性。

2 火力發(fā)電廠大型汽輪機振動異常分析

2.1 油膜振蕩

火力發(fā)電廠在其運行中，一旦膜汽輪機組轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)加速，會影響其運行質(zhì)量。一旦轉(zhuǎn)子失去均衡性，將會導(dǎo)致油膜振蕩異常，使得大型汽輪機組出現(xiàn)異常情況。就實際情況而言，若軸線渦動頻率加速，且速度與轉(zhuǎn)子均衡，將會增加渦動效果，大型汽輪機組會出現(xiàn)劇烈震蕩。

2.2 氣流激振

火力發(fā)電廠運行時間較長，各類機組需要長時間、超負荷運行，短時間內(nèi)軸振會加速。此時，采取降低運行負荷，振動也會相應(yīng)的減速[2]。在不均衡氣流沖擊的影響下，汽輪機組葉片在氣流激振影響下，汽輪機組本身體積與設(shè)備數(shù)值的差異，會導(dǎo)致氣體在葉片內(nèi)的膨脹，將會導(dǎo)致流道混亂，使得汽輪機組出現(xiàn)異常振動現(xiàn)象。

2.3 轉(zhuǎn)子變形

筆者通過深入分析，大型汽輪機組異常振動案例，發(fā)現(xiàn)由轉(zhuǎn)子異常振動引發(fā)的故障次數(shù)較多。汽輪機組工作環(huán)境比較復(fù)雜，即便是正常工作狀態(tài)下，也無法保障轉(zhuǎn)子的有效切合，及時避免機組異常振動，影響火力發(fā)電廠的運行。加之機組長時間處于超負荷工作狀態(tài)，受到各類因素的影響，摩擦力的影響，將會導(dǎo)致機組熱量增加。隨著運行時間的增加，轉(zhuǎn)子的材質(zhì)會受到影響，使得變形問題出現(xiàn)，導(dǎo)致振動異常。

2.4 摩擦振動

汽輪機組一旦運行時間增加，將會導(dǎo)致機組溫度增加，使得材質(zhì)發(fā)生變化，且會出現(xiàn)彎曲、變形等故障。在受到不均衡力的影響下，工頻屬于信號主頻，轉(zhuǎn)子會受到?jīng)_擊力的影響，導(dǎo)致其他頻存在，一般包括：高頻分量、倍頻等。汽輪機組出現(xiàn)摩擦，幅值與相位會出現(xiàn)波動，受到各類因素的影響，隨著運行時間的持續(xù)，將會導(dǎo)致波動延長，使得汽輪機組長時間處于摩擦狀態(tài)，在相位與幅值不變動的情況下[3]。

汽輪機組若短時間內(nèi)出現(xiàn)大幅度降速，轉(zhuǎn)子停止運行后還出現(xiàn)相應(yīng)的晃動，則會導(dǎo)致汽輪機組出現(xiàn)異常故障，影響其運行。

3 火力發(fā)電廠大型汽輪機故障判斷

參照相關(guān)資料，依據(jù)上述火力發(fā)電廠大型汽輪機異常情況，結(jié)合汽輪機組的實際運行，火力發(fā)電廠的運行需求，火力發(fā)電廠大型汽輪機故障判斷主要如下。

3.1 頻譜分析診斷

當(dāng)前，火力發(fā)電廠技術(shù)人員普遍應(yīng)用頻譜分析診斷，這類診斷技術(shù)可直接診斷汽輪機故障，直接將振動頻率反映出來，明確功率分布情況。技術(shù)人員借助各類專業(yè)的頻譜檢測儀器，能夠?qū)崿F(xiàn)幅值譜的直接觀察。應(yīng)用這類故障分析法，可深入分析各類信號頻譜，明確其中的成分，為技術(shù)人員震源識別提供技術(shù)支撐。汽輪機在運行過程中，各個零部件均會產(chǎn)生振動，并生成不同的震動頻率。在運行過程中，若轉(zhuǎn)子出現(xiàn)故障，將難以與其他零部件形成有效配合，無法保障轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。汽輪與葉片之間會產(chǎn)生相應(yīng)的氣流頻率[4]。若氣流相互沖擊，將會導(dǎo)致汽輪機受損，出現(xiàn)異常振動，應(yīng)用頻譜分析診斷方式，深入分析各類頻譜的特征，以此開展故障診斷。若頻譜儀顯示的是汽輪機內(nèi)的諧波，其代表的故障點為零件、部件松動。一旦汽輪機組的頻率增加，則代表汽輪機組存在問題，一般為設(shè)備摩擦、氣流問題。

3.2 故障信號處理

火力發(fā)電廠機組設(shè)備出現(xiàn)故障（異常振動）前，會發(fā)出一些信號，技術(shù)人員只要深入分析這些信號，就可在故障出現(xiàn)前，鎖定故障位置，解決故障問題，完善故障診斷工作。故障信號處理，可強化全息譜分析法、小波變化分析法的應(yīng)用，實時普及各類信號，精準(zhǔn)分析細節(jié)。與此同時，在故障分析過程中，技術(shù)人員借助相應(yīng)的設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)某一時段信號頻率的分析，提取出故障部分，且將對應(yīng)的頻率信號提取出來，深入分析時間基數(shù)與頻率基數(shù)，以此有效處理汽輪機的故障信號。

4 結(jié)束語

綜上所述，火力發(fā)電廠需要長時間的運營，使得其中設(shè)備易發(fā)故障，其中汽輪機故障最為普遍。比如：轉(zhuǎn)子變形、摩擦震動等，一旦出現(xiàn)故障，將會影響火力發(fā)電廠的穩(wěn)定運行。技術(shù)人員需要采取相應(yīng)的方式，精準(zhǔn)判斷火力發(fā)電廠的運行狀態(tài)，在出現(xiàn)突發(fā)事件與故障的情況下，及時解決，以此為火力發(fā)電廠機械設(shè)備、汽輪機組的穩(wěn)定運行，以此保障發(fā)電質(zhì)量，推動火力發(fā)電廠得到更好的發(fā)展。

參考文獻：

[1]李健民.火力發(fā)電廠大型汽輪機振動異常分析及故障判斷的研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017，07（32）：170+172.

[2]黃永亮，張曉旭.對火力發(fā)電廠汽輪機振動異常的分析及其故障判斷[J].黑龍江科學(xué)，2017，8（17）：46-47.

[3]徐譽瑋.火力發(fā)電廠大型汽輪機振動異常分析及故障判斷[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017，13（07）：119-120+128.

[4]李振宇.火力發(fā)電廠大型汽輪機振動異常分析及故障判斷[J].電子測試，2016，18（12）：243-244.