汽輪機(jī)振動(dòng)的原因分析及處理對(duì)策研究

葛志剛

摘要：文章分析汽輪機(jī)在電廠運(yùn)行中的作用以及其發(fā)生振動(dòng)故障時(shí)的特點(diǎn)，深入分析引起汽輪機(jī)發(fā)生振動(dòng)故障的具體原因，并針對(duì)這些原因，提出了預(yù)防汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)的故障具體措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);振動(dòng);原因;對(duì)策

1引言

在電力企業(yè)裝機(jī)容量不斷增大以及進(jìn)行技術(shù)改造來滿足人們對(duì)于電能需求的同時(shí)，針對(duì)電力企業(yè)發(fā)電系統(tǒng)中影響發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的因素也進(jìn)行了研究，針對(duì)發(fā)電系統(tǒng)中容易出現(xiàn)的故障及其原因進(jìn)行研究和分析，尋找提高發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性的措施。本文主要針對(duì)火電廠中汽輪機(jī)運(yùn)行中容易出現(xiàn)的振動(dòng)故障進(jìn)行研究，分析其發(fā)生振動(dòng)故障的特點(diǎn)和引發(fā)其振動(dòng)故障的原因，從而從根本上對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)故障進(jìn)行排除，確保發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，提高電力企業(yè)的供電質(zhì)量。

2汽輪機(jī)振動(dòng)的原因分析

汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中，受到汽輪機(jī)內(nèi)部構(gòu)件的設(shè)計(jì)、自身質(zhì)量、安裝、運(yùn)行檢修與維護(hù)、以及外界環(huán)境等因素的影響，都會(huì)引發(fā)其發(fā)生振動(dòng)故障。引起汽輪機(jī)振動(dòng)的具體原因可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)。

2.1汽輪機(jī)設(shè)計(jì)與制造問題

在對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的過程中，由于受到設(shè)計(jì)技術(shù)水平和制造加工工藝的限制，在設(shè)計(jì)過程中所設(shè)計(jì)的加工精度，由于目前的生產(chǎn)加工工藝限制而無法滿足，尤其是汽輪機(jī)中對(duì)精度要求較高的轉(zhuǎn)子等零部件，由于無法滿足其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，所以在高、低速平穩(wěn)試驗(yàn)中無法滿足試驗(yàn)要求，這就容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在汽輪機(jī)實(shí)際的運(yùn)行中容易出現(xiàn)離心問題而導(dǎo)致其發(fā)生振動(dòng)故障。

2.2汽輪機(jī)等設(shè)備安裝工藝的影響

在對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行安裝的過程中，影響其安裝質(zhì)量的因素主要有安裝施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素、安裝人員的整體技術(shù)水平、以及安裝方案和安裝工藝的合理性等，在電廠建設(shè)或大修技改中，需要根據(jù)安裝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及安裝人員的整體水平以及安裝所用工具等進(jìn)行具體安裝方案的制定和優(yōu)化，但是在實(shí)際的安裝方案制定中容易出現(xiàn)工藝不合理的問題，而且由于安裝人員通常專業(yè)技術(shù)水平參差不齊，容易出現(xiàn)沒有按照安裝規(guī)范進(jìn)行操作或者出現(xiàn)安裝操作失誤等問題，加之相關(guān)的監(jiān)理和監(jiān)督人員沒有對(duì)施工過程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督，就容易導(dǎo)致安裝過程中出現(xiàn)各零部件的間隙不符合標(biāo)準(zhǔn)，甚至出現(xiàn)零部件之間的接觸或碰撞，這就會(huì)導(dǎo)致在長期的運(yùn)行過程中各零部件發(fā)生膨脹而增大其摩擦，以及潤滑油系統(tǒng)失效等問題而引起的振動(dòng)故障問題。

2.3汽輪機(jī)運(yùn)行及調(diào)整中的振動(dòng)原因

油膜震蕩是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)條件下產(chǎn)生的故障問題，也會(huì)影響轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)是圍繞軸線進(jìn)行的，當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象后，軸線會(huì)圍繞平衡點(diǎn)進(jìn)行渦動(dòng)，渦動(dòng)的頻率一般為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的1/2。如果渦動(dòng)的速度達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，共振會(huì)增大，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)比較激烈的振動(dòng)。油膜震蕩還會(huì)引起機(jī)組振動(dòng)，當(dāng)振動(dòng)的轉(zhuǎn)速增加后，振幅也會(huì)大大增強(qiáng)。當(dāng)振動(dòng)頻率與發(fā)電機(jī)的臨界速度一致時(shí)，其振動(dòng)頻率不受速度的影響。油膜震蕩還會(huì)引起低頻分量，會(huì)使頂軸油壓出現(xiàn)較大的擺動(dòng)，在軸承內(nèi)還會(huì)出現(xiàn)較大的金屬撞擊的聲音。

汽輪機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的激振類振動(dòng)主要表現(xiàn)出的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：首先就是在汽輪機(jī)運(yùn)行中的負(fù)荷超過一個(gè)固定點(diǎn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)軸振動(dòng)顯著提高的現(xiàn)象。相反，如果經(jīng)過降負(fù)荷的手段來將負(fù)荷降低到一個(gè)數(shù)值以下時(shí)則會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)顯著降低的情況。然后就是表現(xiàn)出上述出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)的頻率與高壓轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速相同或者略低的現(xiàn)象。分析出現(xiàn)上述特點(diǎn)的原因可知，首先就是在汽輪機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)了不均衡的氣體來對(duì)葉片造成沖擊的情況;對(duì)于大型裝置，由于較長的末級(jí)，由于葉片末端的氣體湍流，可能發(fā)生蒸汽流激勵(lì);軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。

2.4汽輪機(jī)運(yùn)行檢修與保養(yǎng)問題

根據(jù)火電廠的檢修計(jì)劃需要在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中定期進(jìn)行檢修，而且一旦汽輪機(jī)中的某個(gè)部位發(fā)生故障也需要進(jìn)行故障處理，根據(jù)檢修計(jì)劃還需要對(duì)汽輪機(jī)的日常運(yùn)行情況進(jìn)行巡檢，并對(duì)需要日常清理和維護(hù)保養(yǎng)的部位進(jìn)行相應(yīng)的處理。但是在檢修的過程中，由于檢修人員責(zé)任意識(shí)不強(qiáng)，沒有嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行檢修，容易導(dǎo)致故障隱患的存在，而且如果日常的檢修與維護(hù)保養(yǎng)的工藝和技術(shù)不夠合理，也容易導(dǎo)致在故障排除的同時(shí)埋有其他的故障隱患，且容易被忽略。比如在對(duì)汽輪機(jī)檢修的過程中，如果沒有對(duì)其排氣管的溫度進(jìn)行有效控制，就容易造成軸承溫度過高而造成振動(dòng)故障。而且軸承在旋轉(zhuǎn)過程中如果潤滑油形成油膜就會(huì)影響汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行的穩(wěn)定性，也會(huì)引發(fā)振動(dòng)故障。

3汽輪機(jī)振動(dòng)處理對(duì)策

3.1提高汽輪機(jī)及其零部件的設(shè)計(jì)與加工水平

我國的汽輪機(jī)及其相關(guān)零部件的研究部門，應(yīng)將研究重點(diǎn)向汽輪機(jī)運(yùn)行中的關(guān)鍵部件以及精密部件轉(zhuǎn)移，提高精密零部件的加工水平，確保其加工精度滿足設(shè)計(jì)要求，不僅可以有效降低振動(dòng)故障的概率，而且全面提高我國的汽輪機(jī)生產(chǎn)加工整體水平，推動(dòng)我國汽輪機(jī)設(shè)計(jì)與制造的國產(chǎn)化，從而降低了中國電力公司蒸汽輪機(jī)的成本投入，提高了電力公司的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2提高汽輪機(jī)組安裝施工人員的專業(yè)水平

對(duì)于汽輪機(jī)組的安裝施工單位來說，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工人員的專業(yè)技能培訓(xùn)，培養(yǎng)一支具有較高專業(yè)水平和綜合素質(zhì)的施工團(tuán)隊(duì)，而且提高技術(shù)人員的專業(yè)理論知識(shí)水平以及與施工現(xiàn)場(chǎng)相結(jié)合的實(shí)踐能力，提高安裝施工工藝的合理性和科學(xué)性。對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員以及電力企業(yè)的相關(guān)技術(shù)監(jiān)督人員來說，應(yīng)對(duì)汽輪機(jī)組的安裝施工全過程進(jìn)行質(zhì)量控制，從汽輪機(jī)及其零部件的質(zhì)量、施工人員的專業(yè)技能水平、安裝施工環(huán)境、安裝施工方案的合理性和優(yōu)化、安裝施工工藝的選擇、安裝過程的管理等方面進(jìn)行質(zhì)量控制，從根本上排除汽輪機(jī)運(yùn)行中故障問題的發(fā)生。

3.3汽輪機(jī)運(yùn)行及調(diào)整中的振動(dòng)故障處理

針對(duì)汽輪機(jī)組汽流激振的特征，其故障分析要通過長時(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。

在汽輪機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)油膜震蕩問題時(shí)所需要采用的故障處理措施主要有以下幾點(diǎn)：首先就是對(duì)軸瓦比壓進(jìn)行增加;其次就是減小軸承墊的頂部間隙或增加上軸承合金的寬度;再次就是對(duì)軸頸和軸瓦的接觸角進(jìn)行減小;最后就是潤滑油動(dòng)力粘度降低，就是油溫提高或者是對(duì)具有較小粘度的潤滑油的選擇。此外還可以降低轉(zhuǎn)子原有不平衡分量，采用的方法就是平衡的方法。

3.4提高電廠檢修與維護(hù)人員的綜合素質(zhì)

對(duì)于電廠的汽輪機(jī)檢修與維護(hù)保養(yǎng)人員來說，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行汽輪機(jī)振動(dòng)故障危害性的教育，提高其對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)故障危害的認(rèn)識(shí)，提高對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行作用的重視，而且定期組織相關(guān)的安全教育和實(shí)際案例分析，不斷學(xué)習(xí)本行業(yè)以及其他相關(guān)企業(yè)中的先進(jìn)技術(shù)和檢修與維護(hù)方法，加強(qiáng)工作人員之間的技術(shù)交流與溝通，全面提高工作人員的責(zé)任意識(shí)和綜合素質(zhì)，避免由于工作人員的專業(yè)水平較低或工作失誤而引起的汽輪機(jī)振動(dòng)問題。

4結(jié)語

電廠汽輪機(jī)是電廠發(fā)電系統(tǒng)中重要組成部分，其在運(yùn)行中容易出現(xiàn)振動(dòng)故障而影響發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和發(fā)電效率，而引起汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)故障的原因主要有設(shè)計(jì)、自身質(zhì)量、安裝、運(yùn)行檢修與維護(hù)、以及外界環(huán)境等因素，所以需要提高汽輪機(jī)及其零部件的設(shè)計(jì)與加工水平、提高汽輪機(jī)組安裝施工人員的專業(yè)水平、提高電廠檢修與維護(hù)人員的綜合素質(zhì)，從而對(duì)電廠汽輪機(jī)的振動(dòng)故障進(jìn)行有效預(yù)防和控制，提高電廠運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。

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