火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)故障分析及其檢修

楊宗冰

摘 要：火力發(fā)電廠現(xiàn)階段仍是我國(guó)主要的電廠類型，汽輪機(jī)在火力發(fā)電廠的發(fā)電過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。振動(dòng)故障是火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中最容易出現(xiàn)的一種故障類型，做好汽輪機(jī)故障的檢修工作，對(duì)保障火力發(fā)電廠的正常運(yùn)行具有重要的作用。本文以火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)為主要研究對(duì)象，著重對(duì)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)故障以及檢修方法進(jìn)行研究和分析，旨在促進(jìn)我國(guó)火力發(fā)電廠發(fā)電技術(shù)水平的進(jìn)一步提高。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;汽輪機(jī);振動(dòng)故障

前言：隨著越來(lái)越多網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)以及電子設(shè)備和智能化設(shè)備的應(yīng)用，現(xiàn)階段我國(guó)在社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中對(duì)電力資源的市場(chǎng)需求也逐漸提高。對(duì)于發(fā)電廠來(lái)說(shuō)，如何在保障自身發(fā)電運(yùn)行安全的前提下滿足越來(lái)越高的市場(chǎng)需求，是其需要重點(diǎn)研究和解決的問(wèn)題。作為保障火力發(fā)電廠正常運(yùn)行的重要機(jī)械設(shè)備，對(duì)汽輪機(jī)產(chǎn)生的故障原因以及檢修方法進(jìn)行分析，對(duì)促進(jìn)火力發(fā)電廠的正常運(yùn)行具有重要的作用。

一、火力發(fā)電廠汽輪機(jī)的振動(dòng)故障

（一）油膜振蕩

油膜振蕩是火力發(fā)電廠汽輪機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中最常出現(xiàn)的一種振動(dòng)故障問(wèn)題，這種故障主要是由于在汽輪機(jī)的正常運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)子需要在油膜上進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，如果轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中缺少一定的穩(wěn)定性，就會(huì)觸碰到汽輪機(jī)的軸線，并造成平衡點(diǎn)的渦動(dòng)，這種渦動(dòng)就是導(dǎo)致油膜振蕩故障產(chǎn)生的最直接原因[1]。而這種渦動(dòng)現(xiàn)象會(huì)受到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速以及軸頸的圓周速度的影響，對(duì)油膜振蕩的故障問(wèn)題產(chǎn)生最直接的影響。

（二）氣流激振

判斷火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)是否發(fā)生氣流激振故障，主要可以從汽輪機(jī)的運(yùn)載負(fù)荷、振動(dòng)頻率、渦動(dòng)現(xiàn)象以及葉片的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷。當(dāng)汽輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷與額定的運(yùn)行負(fù)荷存在一定差異時(shí)，軸振頻率的大小會(huì)直接反映出是否發(fā)生氣流激振;當(dāng)強(qiáng)烈振動(dòng)頻率與高中壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速存在差異時(shí)，也大多是由于氣流激振導(dǎo)致的;汽輪機(jī)的正向渦動(dòng)以及葉片受到氣流的不均勻沖擊也都是由氣流激振引起的。

（三）重?zé)岈F(xiàn)象

重?zé)岈F(xiàn)象主要是由于汽輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中因各種設(shè)備構(gòu)件的摩擦生熱而產(chǎn)生的故障[2]。當(dāng)這種故障發(fā)生時(shí)，汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)會(huì)受到一定程度的影響，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)的實(shí)際應(yīng)用效果產(chǎn)生一定的偏差，還會(huì)因燃料的不完全燃燒而造成增加能源消耗的情況，進(jìn)而增加火力發(fā)電廠的運(yùn)行成本。

（四）轉(zhuǎn)子彎曲

轉(zhuǎn)子彎曲也是火力發(fā)電廠汽輪機(jī)主要產(chǎn)生的振動(dòng)故障之一，轉(zhuǎn)子的彎曲具體包括兩種情況，一種是轉(zhuǎn)子的永久性彎曲，一種是轉(zhuǎn)子的熱彎曲。轉(zhuǎn)子的永久性彎曲主要是指轉(zhuǎn)子受到大于材料屈服極限的內(nèi)應(yīng)力影響而產(chǎn)生的塑性變形，而轉(zhuǎn)子的熱彎曲則主要是通過(guò)軸向振動(dòng)表現(xiàn)出來(lái)的彎曲現(xiàn)象[3]。這兩種轉(zhuǎn)子彎曲現(xiàn)象都會(huì)在一定程度上造成火力發(fā)電廠汽輪機(jī)的振動(dòng)故障。

二、火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動(dòng)故障的檢修方法

振動(dòng)故障是火力發(fā)電廠汽輪機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中最為常見(jiàn)的一種故障，這種故障一旦發(fā)生就會(huì)對(duì)火力發(fā)電廠的正常生產(chǎn)運(yùn)行產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。望亭發(fā)電廠作為我國(guó)目前比較具有代表性的一種火力發(fā)電廠，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中做好汽輪機(jī)振動(dòng)故障的檢修工作，對(duì)保證望亭發(fā)電廠的發(fā)電量和發(fā)電效率，提高該發(fā)電廠在電力市場(chǎng)中的經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)力具有重要的作用。在對(duì)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)的振動(dòng)故障進(jìn)行檢修時(shí)，主要可以從以下幾個(gè)方面來(lái)著手：

（一）解決油膜振蕩問(wèn)題

在對(duì)汽輪機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的油膜振蕩問(wèn)題進(jìn)行檢查和維修時(shí)，最主要的就是要依據(jù)油膜振蕩故障的發(fā)生原理來(lái)采取合適的檢查和維修手段。從檢查油膜振蕩故障的方面來(lái)說(shuō)，相關(guān)的工作人員不僅要定期對(duì)汽輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行檢查，還要更加注重容易發(fā)生油膜振蕩故障的轉(zhuǎn)子、軸承等是否發(fā)生渦動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行檢查，保證汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過(guò)程中始終保持平衡的狀態(tài)。而從維修油膜振蕩故障的方面來(lái)說(shuō)，相關(guān)的工作中人員不僅可以通過(guò)適當(dāng)增高軸瓦比壓來(lái)保證轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運(yùn)行，還可以通過(guò)調(diào)整軸頸與軸瓦之間接觸角的角度以及軸瓦頂部間隙的方法來(lái)調(diào)整轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)，進(jìn)而減小油膜振動(dòng)故障給汽輪機(jī)的正常運(yùn)行造成的影響。

（二）解決氣流激振問(wèn)題

通過(guò)前面的分析可以得知，造成汽輪機(jī)氣流激振故障的原因有很多，在對(duì)氣流激振故障進(jìn)行檢查和維修時(shí)，首先要對(duì)容易導(dǎo)致氣流激振故障位置的運(yùn)行情況進(jìn)行定期的檢查，而在發(fā)生氣流振蕩故障之后，技術(shù)人員最主要的是要第一時(shí)間對(duì)發(fā)生氣流激振故障的原因進(jìn)行排查和分析。與其他的振動(dòng)故障相比，氣流激振的故障在實(shí)際的發(fā)生過(guò)程中會(huì)伴隨著比較明顯的汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)的變化，因而在對(duì)汽輪機(jī)的氣流激振故障進(jìn)行檢修時(shí)，不僅要及時(shí)對(duì)發(fā)生氣流激振故障的原因進(jìn)行查找，還要做好相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)變化記錄，以便能夠及時(shí)對(duì)故障問(wèn)題采取針對(duì)性的措施來(lái)進(jìn)行維修。

（三）解決重?zé)岈F(xiàn)象問(wèn)題

重?zé)岈F(xiàn)象從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)主要是由于汽輪機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致的，在對(duì)重?zé)岈F(xiàn)象進(jìn)行檢修時(shí)，最主要的就是要明確汽輪機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中消耗的功率和電量。在現(xiàn)階段我國(guó)火力發(fā)電廠的運(yùn)行過(guò)程中，汽輪機(jī)往往是通過(guò)與其他機(jī)械設(shè)備組成的汽輪機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)工作的。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速是影響汽輪機(jī)熱循環(huán)運(yùn)行效率的最主要因素，在汽輪機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程中不僅要保證各種具體的機(jī)械設(shè)備的配置情況，還要在保證汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速維持在合理范圍的同時(shí)，將汽輪機(jī)中的焓參數(shù)的數(shù)值降到最小，這樣才能夠通過(guò)加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)熱循環(huán)的控制來(lái)減小重?zé)岈F(xiàn)象對(duì)汽輪機(jī)正常運(yùn)行造成的影響。

（四）解決轉(zhuǎn)子彎曲問(wèn)題

在對(duì)轉(zhuǎn)子彎曲故障進(jìn)行檢修的過(guò)程中，最主要的就是要針對(duì)不同的彎曲形式來(lái)選擇合適的檢修方法。當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)生永久性彎曲時(shí)，為了盡量減少因轉(zhuǎn)子彎曲故障而造成發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)損失，最主要的就是要對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行直軸處理。而當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲時(shí)，為了保證汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，需要及時(shí)更換全新的轉(zhuǎn)子，防止轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過(guò)程中持續(xù)出現(xiàn)熱彎曲的現(xiàn)象而影響正常的電力生產(chǎn)過(guò)程。

（五）在檢修過(guò)程中需要注意的問(wèn)題

1.頻譜分析診斷法

由于振動(dòng)故障是汽輪機(jī)所有故障中最為常見(jiàn)也是對(duì)汽輪機(jī)的正常運(yùn)行影響較大的故障問(wèn)題。當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生故障時(shí)，最主要的就是要采用一定的分析方法來(lái)判斷發(fā)生的振動(dòng)故障具體類型和原因?，F(xiàn)階段，包括望亭發(fā)電廠在內(nèi)的我國(guó)大部分火力發(fā)電廠都主要是依據(jù)頻譜分析診斷法來(lái)對(duì)汽輪機(jī)的振動(dòng)故障進(jìn)行分析的。這種診斷方法主要是依據(jù)汽輪機(jī)在發(fā)生振動(dòng)故障過(guò)程中不同部位產(chǎn)生的振動(dòng)頻率的不同來(lái)呈現(xiàn)出一定的頻譜，讓相關(guān)的技術(shù)人員能夠更直觀了解到汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中存在的異常情況。

2.故障信號(hào)的處理

對(duì)于火力發(fā)電廠應(yīng)用的汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)，其發(fā)生的振動(dòng)故障大部分原因都是由于轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸等在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速異常、氣流不均勻等情況導(dǎo)致的，因而在發(fā)生振動(dòng)故障之前，汽輪機(jī)通常會(huì)出現(xiàn)一些代表著故障問(wèn)題的信號(hào)。在對(duì)汽輪機(jī)的振動(dòng)故障進(jìn)行檢修時(shí)，工作人員可以將這種信號(hào)提取出來(lái)，并根據(jù)一定的公式算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)故障的原因判斷，進(jìn)而采取更有針對(duì)性的措施來(lái)維修故障。

結(jié)論：綜上所述，汽輪機(jī)的正常運(yùn)作對(duì)保障火力發(fā)電廠的運(yùn)行安全具有重要的作用?，F(xiàn)階段，我國(guó)越來(lái)越重視對(duì)火力發(fā)電廠在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的汽輪機(jī)故障問(wèn)題。在對(duì)汽輪機(jī)容易產(chǎn)生的故障問(wèn)題以及檢修方法進(jìn)行分析之后可以得知，要想保證汽輪機(jī)能夠在火力發(fā)電廠中正常發(fā)揮作用，不僅要加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行情況的定期檢查，還要對(duì)現(xiàn)有的發(fā)電技術(shù)以及運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化調(diào)整。

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