那曉亮
【摘??要】根據(jù)電廠汽輪機(jī)兩次啟動時軸承和摩擦振動過大的問題,通過分析同一情況下機(jī)組啟動的振動數(shù)據(jù),分析摩擦振動和力學(xué)問題。根據(jù)存在的問題進(jìn)行分析和解決問題,分析320MW發(fā)電機(jī)的摩擦振動特性,進(jìn)而診斷出發(fā)生故障的原因,為汽輪機(jī)發(fā)生摩擦振動故障提供建議和指南。
【關(guān)鍵詞】電廠;汽機(jī);摩擦振動;故障;分析診斷
引言
電廠汽機(jī)的運(yùn)行環(huán)境比較復(fù)雜,且內(nèi)部系統(tǒng)、設(shè)備、裝置、元器件等比較多,當(dāng)汽機(jī)處于長時間運(yùn)行時,一些設(shè)備、設(shè)施會發(fā)生異常運(yùn)行的問題。在這種情況下,不僅會增加機(jī)組運(yùn)行的能耗,還能對運(yùn)行效率及安全性造成影響,不利于電廠的發(fā)展。對此,電廠應(yīng)做好日常維護(hù)工作,提高維修人員的技術(shù)水平,進(jìn)而及時發(fā)現(xiàn)故障隱患,保障電廠汽機(jī)正常運(yùn)行。
1摩擦原因
動態(tài)和靜態(tài)摩擦問題通常會導(dǎo)致汽輪機(jī)其他部件失效問題,例如:導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲,它會加劇塊體振動的惡化,導(dǎo)致大軸完全彎曲或塊體破裂。導(dǎo)致摩擦振動故障的主要原因如下。(1)轉(zhuǎn)軸振動過大。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸的振幅超過振動動態(tài)和靜態(tài)偏差時,摩擦振動可能就會發(fā)生損壞。(2)動靜間隙不足。設(shè)計空間值太小,安裝空間太小,或間隔調(diào)整不符合安裝和維護(hù)等要求,導(dǎo)致摩擦振動發(fā)生故障。(3)缸體跑偏、彎曲和變形。如果上輥和下輥之間的溫差大并且預(yù)熱時間不足,則輥可能變形甚至彎曲變形,這也是造成摩擦振動發(fā)生故障的一個很大原因。(4)轉(zhuǎn)子和軸承的不對稱。旋轉(zhuǎn)部件的變形和位移,轉(zhuǎn)子和軸承中心不對稱,在最外側(cè)導(dǎo)致整個轉(zhuǎn)子傾斜,如果發(fā)生下面情況可能會導(dǎo)致摩擦性故障在短時間內(nèi)迅速增加:①摩擦誤差。②摩擦失效類型的故障:振幅連續(xù)變化,波動沒有明顯的規(guī)律。
2電廠汽機(jī)摩擦振動故障分析與診斷
2.1支撐剛度降低引起振動過大原因
轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括油膜,軸承托架,底座,圓柱體,保護(hù)層等。決定轉(zhuǎn)子托架系統(tǒng)剛度的因素包括2個主要方面:結(jié)構(gòu)剛度,轉(zhuǎn)子的幾何形狀以及零件載體,轉(zhuǎn)子的尺寸大小和形狀都會影響到汽輪機(jī)的振動問題。由于在設(shè)計和制造階段難以確定結(jié)構(gòu)的剛度,因此在實際條件下剛度的降低會引發(fā)摩擦振動故障,主要原因有:①螺栓的固定不穩(wěn)定;②軸承座與臺板接觸不良;③膨脹不暢。數(shù)據(jù)表明,輥振動主要基于振動,其幅度小,運(yùn)行速度快,表明中間轉(zhuǎn)子的壓力較小,機(jī)械的運(yùn)行效率更好。根據(jù)基頻的幅度增加和相位變化,假設(shè)第二和第三軸承的振動是動態(tài)和靜態(tài)摩擦振動,這種摩擦屬于可分離的早期碰撞。有兩個主要部分可以發(fā)生摩擦。(1)旋轉(zhuǎn)軸和固體止油器之間發(fā)生摩擦。由于軸承箱的微小負(fù)壓,在齒和旋轉(zhuǎn)軸之間會有灰塵和污垢,清除污垢和灰塵,就相當(dāng)于形成潤滑劑。在高溫的影響下,軸迅速轉(zhuǎn)動,軸越多,旋轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的摩擦力和壓力輸出就越大,間歇性摩擦振動就會起作用。(2)擦拭旋轉(zhuǎn)軸和蒸汽的分離。由于長時間使用該裝置后,氣缸的膨脹和變形會減少局部間隙。如果蒸汽參數(shù)稍微改變,旋轉(zhuǎn)軸將發(fā)生周期性地摩擦,振動主要發(fā)生在第二和第三軸承中,第二和第三軸承靠近高壓和中壓氣缸的高溫蒸汽入口,這就可以證明第(1)種積碳式油擋摩擦的可能性比較大。
2.2汽機(jī)異常振動解決方案
由于汽機(jī)異常振動較為常見且因素較多,故其解決較為繁瑣,需要結(jié)合引起振動的具體因素,制定合理的解決方案。(1)油膜震蕩和氣流激振的處理。首先,控制軸瓦,先對軸瓦的比壓進(jìn)行適當(dāng)增加,再調(diào)整軸瓦頂部間隙,控制軸瓦和軸頸之間的接觸角(通常情況下可以減少5~10°左右),再適當(dāng)應(yīng)用低粘度潤滑油。(2)氣流激振的控制?;跉饬骷ふ竦幕拘再|(zhì),需要結(jié)合長期記錄繪制組曲線,并結(jié)合曲線基本情況,對其負(fù)荷變化率和負(fù)荷范圍進(jìn)行控制。(3)摩擦引起的振動控制。維護(hù)人員可以根據(jù)平時汽機(jī)運(yùn)行正常時是否存在不規(guī)則噪音,分析相應(yīng)構(gòu)件和潤滑油的基本情況,酌情更換之。尤其要盡可能避免轉(zhuǎn)子熱彎曲的情況發(fā)生。
2.3保障振動過大控制效果
振動過大是300MW電廠汽機(jī)系統(tǒng)中經(jīng)常存在的問題,會加大設(shè)備、裝置的磨損程度,從而引發(fā)運(yùn)行故障,并會對電廠造成嚴(yán)重的損失。因此,應(yīng)做好葉片的管理工作,主要是因為葉片的轉(zhuǎn)速比較高,在運(yùn)行時會產(chǎn)生振動沖擊力,對鄰近設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量、效率等會造成嚴(yán)重的影響。在實際處理時,要合理控制葉片的振動幅度,確保運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時,還要對汽機(jī)的安裝質(zhì)量進(jìn)行檢測,包括位置、錨固情況等,避免因為松動而出現(xiàn)振動過大的問題。另外,汽機(jī)的潤滑質(zhì)量較差時,也會出現(xiàn)振動過大的現(xiàn)象,需要工作人員加強(qiáng)潤滑油的采購控制工作,保障潤滑油的質(zhì)量,可以制定出定期的潤滑檢修工作,這樣能及時有效的了解汽機(jī)的潤滑情況,這樣有效的降低了振動的危害的發(fā)生,所以說做好定期的檢修工作,可以很大程度降低事故的發(fā)生,保障機(jī)組安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。
2.4優(yōu)化輔機(jī)系統(tǒng),規(guī)范機(jī)組操作
汽機(jī)在運(yùn)行時,會受到各種因素的影響,導(dǎo)致汽機(jī)無法正常運(yùn)行,難以實現(xiàn)企業(yè)的綜合效益。對此,電廠應(yīng)加大故障防范力度,及時進(jìn)行管控,從而降低故障的發(fā)生幾率。例如,一是,電廠應(yīng)健全維修體系,要求維護(hù)人員做好定期維護(hù)與日常維護(hù)工作,有利于及時發(fā)現(xiàn)輔機(jī)存在的問題,以優(yōu)化功能和性能,保障汽機(jī)正常運(yùn)行。二是,通常情況下,輔機(jī)的主要作用是對汽機(jī)的各項運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測,并將數(shù)據(jù)信息及時顯示與反饋出來,便于工作人員做好維護(hù)規(guī)劃。一旦輔機(jī)出現(xiàn)故障問題,不利于工作人員及時發(fā)現(xiàn)汽機(jī)存在的安全隱患,影響了電廠機(jī)組運(yùn)行的安全性。對此,可在輔機(jī)系統(tǒng)中增設(shè)過程控制系統(tǒng),有利于對輔機(jī)的運(yùn)行全過程進(jìn)行實時監(jiān)控與管理,并迅速采取解決措施,確保故障防范與處理效果。三是,電廠機(jī)組的設(shè)備、裝置比較多,部分輔機(jī)系統(tǒng)需要人工進(jìn)行操作,若操作人員的技術(shù)水平較低,容易出現(xiàn)誤操作的問題,從而出現(xiàn)人為故障。因此,電廠應(yīng)健全操作規(guī)范,做好人員培訓(xùn)工作,不斷提高操作人員的專業(yè)能力和操作水平,保障電廠汽機(jī)正常運(yùn)行。
2.5汽機(jī)軸承受損解決方案
首先,需要對軸承的采購流程進(jìn)行優(yōu)化,采購前將樣品送至試驗室,展開軸承性能檢測,控制軸承質(zhì)量關(guān)。其次,對已采購的軸承也需進(jìn)行檢測,要仔細(xì)核對軸承的生產(chǎn)廠家、規(guī)格參數(shù)、出廠合格證等。第三,軸承安裝過程中,需避免雜物進(jìn)入軸承。如果出現(xiàn)軸承偏移的情況,需要對汽機(jī)負(fù)荷進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。最后,強(qiáng)化汽機(jī)軸承維護(hù)工作,成立專門的維護(hù)小組,重視軸承受損情況,定期展開軸承外觀、性能等方面的檢查,再對軸承中的潤滑油進(jìn)行補(bǔ)充,避免油量不足導(dǎo)致軸承損壞,通過合理有效的優(yōu)化手段,可以及時的解決軸承的受損問題。
結(jié)語
在汽輪機(jī)的初始啟動階段,會發(fā)生徑向摩擦并且有可能發(fā)生轉(zhuǎn)子的熱偏轉(zhuǎn),裝置的振動速度和振動幅度主要是由于高壓缸的膨脹,中壓缸的膨脹以及轉(zhuǎn)子和缸軸連接之間的差異膨脹,發(fā)生靜態(tài)和動態(tài)軸向摩擦。動態(tài)和靜態(tài)摩擦不僅發(fā)生在啟動期間,在其他環(huán)節(jié)也會伴隨著動態(tài)和靜態(tài)摩擦,因此,就要對動態(tài)和靜態(tài)摩擦的位置進(jìn)行分析,找出發(fā)生摩擦振動故障原因,并提出相應(yīng)解決措施,對汽輪機(jī)發(fā)生摩擦振動故障的原因進(jìn)行分析,在汽輪機(jī)的不斷發(fā)展和改進(jìn)中,慢慢完善運(yùn)行中遇到的各種問題,以提高設(shè)備運(yùn)行效率,并提高操作安全系數(shù),確保汽輪機(jī)穩(wěn)定安全運(yùn)行。
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(作者單位:國華太倉發(fā)電有限公司)