火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因及改善措施探討

Summary：汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠的主要設(shè)備之一，加強(qiáng)單位設(shè)備管理對(duì)保證火力發(fā)電廠的生產(chǎn)效率有積極的幫助。樹立預(yù)防為主的理念，在監(jiān)測單位設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常振動(dòng)，進(jìn)一步調(diào)查振動(dòng)發(fā)生的位置、引起振動(dòng)的原因，完成故障診斷后立即開展維修，才能最大限度地減少異常振動(dòng)對(duì)單位運(yùn)行的不利影響。轉(zhuǎn)子是汽輪機(jī)的關(guān)鍵部件，如果轉(zhuǎn)子和精子發(fā)生碰撞、轉(zhuǎn)子錯(cuò)誤或質(zhì)量不平衡等問題，就會(huì)引起汽輪機(jī)的異常振動(dòng)。因此，在對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行日常檢修時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)異常振動(dòng)，應(yīng)著重分析轉(zhuǎn)子部分，診斷故障原因，然后采取有效措施加以解決。Keys：火電廠；汽輪機(jī)；異常振動(dòng)；原因；改善措施引言能源系統(tǒng)是支撐國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源之一，中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展要求能源系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，保證城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和住宅樓宇電力供應(yīng)的穩(wěn)定，加強(qiáng)汽輪發(fā)電機(jī)組的日常維護(hù)和保養(yǎng)，確保城市供電成為技術(shù)部門的重要任務(wù)。電廠的維護(hù)。本文分析了火力發(fā)電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因及改善措施，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性。1火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因1.1轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡轉(zhuǎn)子的橫截面是標(biāo)準(zhǔn)圓形，在正常旋轉(zhuǎn)時(shí)，質(zhì)心和中心在同一個(gè)點(diǎn)上，確保轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)順暢。相反，如果質(zhì)心不再與中心是同一個(gè)點(diǎn)，則轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力會(huì)顯示出周期性的大小變化，從而產(chǎn)生周期性的振動(dòng)。1.2轉(zhuǎn)子裂痕轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋的原因如下。首先是熱應(yīng)力。在渦輪機(jī)運(yùn)行期間，負(fù)載增加過快，轉(zhuǎn)子經(jīng)常在高溫和低溫之間切換。溫度的快速和重復(fù)變化導(dǎo)致金屬材料過快疲勞，并且隨著持續(xù)的熱膨脹和冷軸而出現(xiàn)裂紋。二是壓力集中。轉(zhuǎn)子在加工、制造或安裝過程中隨機(jī)運(yùn)行，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子應(yīng)力局部集中，電壓達(dá)到一定值時(shí)發(fā)生裂紋。三是轉(zhuǎn)子腐蝕。蒸汽中存在污染物，在高溫高壓環(huán)境中，這些污染物與轉(zhuǎn)子高速碰撞，磨損，或者污染物本身變成酸性并腐蝕轉(zhuǎn)子。根據(jù)裂紋的形態(tài)，可分為縱向裂紋和螺旋裂紋。1.3汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子永久彎曲的原因(1)在第一次冷態(tài)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)、定速和降速過程中，各參數(shù)正常，懶惰行走時(shí)間正常，轉(zhuǎn)子平衡符合要求。(2)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的鑄造應(yīng)力未解，并網(wǎng)運(yùn)行轉(zhuǎn)子充分受熱膨脹后，發(fā)生臨時(shí)熱彎曲，在機(jī)械并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由于單位轉(zhuǎn)速高于轉(zhuǎn)子第一臨界速度，大軸向熱彎曲方向和轉(zhuǎn)子不平衡離心力方向相反，兩者相互抵消，靜態(tài)磨損相對(duì)較輕。(3)平行皮帶負(fù)載運(yùn)行解除后，降速過程中出現(xiàn)振動(dòng)異常，對(duì)高壓轉(zhuǎn)子樞軸軌跡圖進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果表明，氣體解體前樞軸軌跡出現(xiàn)不規(guī)則現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子充分受熱膨脹后發(fā)生了臨時(shí)熱彎曲。高壓轉(zhuǎn)子內(nèi)切筒氣筒及高壓內(nèi)切筒氣桿磨損嚴(yán)重，可以確認(rèn)該位置發(fā)生劇烈的動(dòng)靜，降速階段的振動(dòng)快速上升發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域，由于共振影響振動(dòng)發(fā)散，靜態(tài)磨損強(qiáng)度增大，轉(zhuǎn)子局部溫度過熱。(4)停機(jī)時(shí)，裝置速度下降到臨界速度區(qū)域后，由于轉(zhuǎn)速低于主要臨界速度，大軸的彎曲方向與轉(zhuǎn)子的不平衡離心力方向基本一致，這兩者重疊時(shí)會(huì)出現(xiàn)進(jìn)一步磨損、越彎越磨損的情況，同時(shí)發(fā)生惡性循環(huán)，同時(shí)由于軸封蒸汽溫度低，轉(zhuǎn)子局部冷卻，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱彎曲增加。(5)停機(jī)冷卻過程中，轉(zhuǎn)子靜摩擦部分受到周圍低溫金屬的影響，溫度迅速下降，溫度均勻時(shí)，周圍金屬的壓縮應(yīng)力會(huì)轉(zhuǎn)化為殘余拉應(yīng)力，導(dǎo)致大軸永久彎曲，因此大軸偏心值有時(shí)會(huì)先降到原來的值，然后反彈。調(diào)查結(jié)果顯示，氣體解體后，軸封外蒸汽源溫度低，與缸溫有100℃偏差，不符合制造商要求，導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降過程中汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻。2火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的診斷及改善措施2.1動(dòng)靜碰摩的特征表現(xiàn)與診斷方法了解動(dòng)態(tài)摩擦的典型特性有助于機(jī)械師首先確定缺陷的性質(zhì)。轉(zhuǎn)子與精子摩擦?xí)r，基本上有以下幾個(gè)特點(diǎn)。一是異常振蕩具有明顯的周期性。這是通過在轉(zhuǎn)子運(yùn)行期間與精子的周期性碰撞來確定的。其次，摩擦點(diǎn)局部升溫現(xiàn)象明顯。當(dāng)轉(zhuǎn)子撞擊并摩擦精液時(shí)，由于高速和缺乏潤滑油保護(hù)，干摩擦?xí)谂鲎膊课划a(chǎn)生大量熱量，因此精子碰撞點(diǎn)的溫度應(yīng)明顯高于其他位置。根據(jù)上述特點(diǎn)，在初步確定政治對(duì)手面臨摩擦后，應(yīng)使用該工具進(jìn)行進(jìn)一步診斷。一般來說，利用電渦流傳感器檢測汽輪機(jī)是模型的幅值、頻率等參數(shù)的轉(zhuǎn)子，與正常工作條件下的參數(shù)相比，當(dāng)參數(shù)明顯異常時(shí)，可以確定故障的類型。2.2消除油膜失穩(wěn)的方法消除油膜不穩(wěn)定性障礙一般可以從減少外部擾動(dòng)、提高軸承穩(wěn)定性兩個(gè)方面入手。(1)減少外部干擾。氣體上升期間，如果有外部擾動(dòng)，轉(zhuǎn)子可能會(huì)提前不穩(wěn)定。也就是說，轉(zhuǎn)子可以在達(dá)到不穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速之前開始渦流。對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械，大軸晃動(dòng)、軸端瓢偏置、軸振動(dòng)、軸頸橢圓、軸彎曲等都是重要的外部擾動(dòng)因素，會(huì)引起軸的資格振動(dòng)，因此應(yīng)盡量減少這些因素的影響。（2）提高軸承穩(wěn)定性。主要是通過采取各種措施，來增大軸頸相對(duì)于軸承中心的偏心率，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的軸頸偏心率越大，軸承的穩(wěn)定性就越好。這些措施包括：①采用穩(wěn)定性更好的軸承；②減小軸承頂隙、增大軸承側(cè)隙，提高軸承預(yù)負(fù)荷，減小頂隙可以通過修刮軸承中分面來實(shí)現(xiàn)，增大側(cè)隙可以采用修刮進(jìn)、出口油囊的方法；③減小軸承寬徑比，增大軸承比壓；④取消上半軸瓦的環(huán)向油槽；⑤提高潤滑油供油溫度或更換黏度較低的潤滑油。2.3減小軸承頂隙可傾瓦軸承包含有多個(gè)瓦塊，每個(gè)瓦塊都可以繞其支點(diǎn)擺動(dòng)，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，每個(gè)瓦塊都能根據(jù)軸頸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而自由調(diào)整位置，形成最合適的油楔，以適應(yīng)轉(zhuǎn)速、機(jī)組負(fù)荷等的變化。穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，瓦軸承中與各機(jī)的油膜力通過軸頸中心，因此不會(huì)發(fā)生切向不穩(wěn)定力，是目前公認(rèn)的穩(wěn)定性最好的軸承。穩(wěn)定性最好并不意味著不穩(wěn)定。其穩(wěn)定性與軸承安裝狀態(tài)、軸承間隙大小等有很大關(guān)系。軸承頂部間隙大、載荷輕時(shí)，瓦軸承的油膜阻尼小，抵抗外部擾動(dòng)的能力弱，容易引起不穩(wěn)定。相反，瓦軸承頂部間隙小，與瓦的油膜力大，轉(zhuǎn)子對(duì)靜平衡位置的偏移小，轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)穩(wěn)定性好。因此，研磨軸承中間面，減少單位軸承的頂部間隙，提高穩(wěn)定性。2.4汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子永久彎曲的預(yù)防措施1)缸溫度增加對(duì)軸封蒸汽源的邏輯判斷，當(dāng)裝置工作氣缸溫度超過360時(shí)，軸封蒸汽源會(huì)自動(dòng)切換為主蒸汽供應(yīng)蒸汽源，使蒸汽源溫度滿足氣缸溫度要求，加強(qiáng)工作監(jiān)控。(2)新單位在第一次并網(wǎng)后要解熱汽輪機(jī)汽門嚴(yán)密性和超速試驗(yàn)，因此在并網(wǎng)取暖器過程中，不要將主蒸汽和再加熱蒸汽溫度控制得太高，適當(dāng)增加取暖器時(shí)間，在轉(zhuǎn)子運(yùn)行條件下充分釋放殘余應(yīng)力。(3)機(jī)構(gòu)再次進(jìn)行網(wǎng)狀皮帶負(fù)荷后，為了慢慢充分釋放轉(zhuǎn)子的殘余應(yīng)力，慢慢提高蒸汽溫度和單位負(fù)荷，直到達(dá)到額定蒸汽溫度為止。(4)密切監(jiān)測溫升負(fù)荷中汽輪機(jī)振動(dòng)變化，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)異常情況，保持當(dāng)前單位負(fù)荷和溫度穩(wěn)定，振動(dòng)異常消除，參數(shù)穩(wěn)定后，可以繼續(xù)上升。結(jié)語振動(dòng)故障是火力發(fā)電廠汽輪機(jī)日常運(yùn)行中最常見的失效形式之一，不僅影響汽輪機(jī)的性能和效率，還會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子停機(jī)或損壞，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，設(shè)備維修人員應(yīng)熟悉汽輪機(jī)振動(dòng)故障的常見原因，熟悉診斷方法，并在診斷故障后及時(shí)采取維修措施，以保證汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，保持火電廠的生產(chǎn)效率。Reference：[1]高尚超.淺析火電廠汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因及改善措施[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2020(09):32-33.[2]趙曉芳,黨劍英.火電廠汽輪機(jī)異常振