電廠電機(jī)異常振動(dòng)的診斷及處理分析

摘要：電廠電機(jī)的異常振動(dòng)主要表現(xiàn)為汽輪發(fā)電組的異常振動(dòng)，造成汽輪發(fā)電組振動(dòng)異常受到很多因素的影響，主要包括三個(gè)方面，第一，氣流激振原因，第二，轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致振動(dòng)異常，第三，摩擦振動(dòng)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生影響。文章將對(duì)這三個(gè)造成電機(jī)電廠電機(jī)異常振動(dòng)的主要原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決辦法，以求可以為發(fā)電企業(yè)的機(jī)器維修工作提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：電廠電機(jī)；振動(dòng)異常；原因；解決辦法

1 電廠電機(jī)異常振動(dòng)造成的危害分析

電機(jī)在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，本身存在一定程度的振動(dòng)，這種振動(dòng)具有一定的周期和規(guī)律，它是汽輪發(fā)電機(jī)組在正常運(yùn)行工作下產(chǎn)生的一種正常現(xiàn)象。由于該振動(dòng)的振動(dòng)幅度較小，且具有一定的規(guī)律，因此對(duì)機(jī)器的運(yùn)行產(chǎn)生的影響在允許范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)機(jī)器產(chǎn)生危害。發(fā)電機(jī)組的異常振動(dòng)對(duì)機(jī)器的影響則是有害的，它的振動(dòng)幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了電機(jī)的發(fā)電機(jī)組的承受范圍。

電廠電機(jī)異常振動(dòng)造成的危害主要有以下幾個(gè)方面：第一，機(jī)組連接處的部件由于振動(dòng)異常，造成連接松動(dòng)，常見(jiàn)的主要現(xiàn)象為地腳螺絲發(fā)生松動(dòng)或斷裂；第二，振動(dòng)異常導(dǎo)致基座的二次澆灌體發(fā)生松動(dòng)，致使基礎(chǔ)處出現(xiàn)裂縫；第三，通流部分的封軸裝置由于異常振動(dòng)產(chǎn)生相互摩擦，磨損嚴(yán)重甚至造成設(shè)備主軸彎曲；第四，滑銷在異常振動(dòng)下磨損，嚴(yán)重時(shí)這種磨損會(huì)影響到發(fā)電機(jī)組正常的熱膨脹能力，進(jìn)而對(duì)機(jī)組的安全造成一定的隱患，引發(fā)更為嚴(yán)重的事故；第五，異常振動(dòng)會(huì)使汽輪發(fā)電機(jī)組的葉片產(chǎn)生一定的應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力過(guò)高時(shí)會(huì)造成葉片折斷的嚴(yán)重事故；第六，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)在異常振動(dòng)下松弛并發(fā)生一定的磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成芯環(huán)破損和線路的絕緣磨損現(xiàn)象，致使設(shè)備發(fā)生接地和短路。另外危機(jī)保安器的異常報(bào)警以及發(fā)電機(jī)組的異常磨損等也都是由于電機(jī)的異常振動(dòng)造成的。從上面電機(jī)異常振動(dòng)對(duì)發(fā)電機(jī)組造成的危害可以看出，異常振動(dòng)是一種嚴(yán)重的機(jī)器故障，對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行產(chǎn)生極大的威脅。

為了可以保證發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，工作人員應(yīng)當(dāng)在發(fā)現(xiàn)機(jī)組異常振動(dòng)的第一時(shí)間，準(zhǔn)確迅速的找出造成機(jī)組異常振動(dòng)的原因，并采取相應(yīng)的措施消除振動(dòng)，決不能允許機(jī)組在異常振動(dòng)的情況下繼續(xù)運(yùn)行。

2 電廠電機(jī)發(fā)生異常振動(dòng)的原因分析

電廠的汽輪發(fā)電機(jī)組的異常振動(dòng)是一種較為常見(jiàn)且復(fù)雜的運(yùn)行故障，這種異常振動(dòng)受到很多因素的影響，任何一個(gè)跟機(jī)體本身有關(guān)的設(shè)備或介質(zhì)都可能是造成機(jī)組異常振動(dòng)的原因，例如油溫、油質(zhì)、疏水等因素都可能是造成機(jī)組異常振動(dòng)的原因。其中氣流激振、摩擦振動(dòng)以及轉(zhuǎn)熱子變形是造成電機(jī)的汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動(dòng)的主要原因。

2.1 氣流激振造成振動(dòng)異常及故障排除措施

當(dāng)發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)異常是由于氣流激振引起的情況下，機(jī)器的運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)主要的特征，首先，機(jī)器振動(dòng)較為敏感，尤其是受運(yùn)行參數(shù)的影響較為明顯，且增大具有突發(fā)性的特點(diǎn)；其次，設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)較大量值的低頻分量。這兩個(gè)主要特征是判斷發(fā)電機(jī)組異常振動(dòng)是否由于氣流激振引起的主要標(biāo)準(zhǔn)，造成這兩個(gè)主要現(xiàn)象的原因是汽輪發(fā)電機(jī)組的葉片受到不平衡的氣體流沖擊，產(chǎn)生一定程度的氣流激振，另外，大型機(jī)組的末級(jí)較長(zhǎng)，在汽輪發(fā)電機(jī)組的葉片膨脹末端氣流會(huì)產(chǎn)生流道紊亂的現(xiàn)象也是造成汽流激振的原因之一。對(duì)汽流激振引起的汽輪機(jī)組振動(dòng)異常進(jìn)行故障分析，首先需要對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)機(jī)組每次發(fā)生異常振動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并同時(shí)記錄發(fā)電機(jī)組在滿負(fù)荷條件下的運(yùn)行數(shù)據(jù)，然后根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)做出曲線圖，并對(duì)曲線圖的走勢(shì)及變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。并通過(guò)以下兩個(gè)途徑來(lái)確定汽輪發(fā)電機(jī)組在汽流激振發(fā)生時(shí)的工作狀態(tài)，第一，改變升降負(fù)荷的速率，使給水量從5噸每小時(shí)逐漸變化到50噸每小時(shí)，并觀察給水量變化時(shí)曲線的變化情況；第二，調(diào)整汽輪發(fā)電機(jī)組在不同負(fù)荷下高壓調(diào)速汽門的特性，使其可以達(dá)到消除汽流激振的效果。消除汽流激振的有效途徑主要就是降低升降負(fù)荷的變化速率和改變負(fù)荷范圍。

2.2 摩擦振動(dòng)造成機(jī)組異常振動(dòng)及故障排除方法

摩擦振動(dòng)主要有三個(gè)明顯的特征，第一，在波形中出現(xiàn)少量的分頻、高頻以及倍頻分量，在一些波形中有時(shí)還會(huì)發(fā)生“削頂”的現(xiàn)象，造成這一現(xiàn)象的原因是轉(zhuǎn)子熱彎曲產(chǎn)生一種不平衡力，雖然此時(shí)振動(dòng)信號(hào)中發(fā)映出的主頻仍然是設(shè)備工作的頻率，但由于受到振動(dòng)摩擦產(chǎn)生的非線性因素和沖擊的影響，使得振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生異常；第二，當(dāng)設(shè)備中產(chǎn)生摩擦?xí)r，振動(dòng)的幅度和相位都會(huì)受其影響發(fā)生波動(dòng)，且摩擦引起的波動(dòng)持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，當(dāng)摩擦比較嚴(yán)重時(shí)，振動(dòng)的幅值和相位將不再發(fā)生變化，而振幅則會(huì)增大很多；第三，摩擦振動(dòng)會(huì)使得降速過(guò)臨界時(shí)的振動(dòng)相比正常情況下的升速會(huì)較大，機(jī)器停止工作后，可以測(cè)得轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，大軸的晃度會(huì)明顯大于原始值。汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子在振動(dòng)摩擦作用下，會(huì)產(chǎn)生渦動(dòng)或抖動(dòng)現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成轉(zhuǎn)子的熱彎曲，對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生非常大的影響。摩擦振動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子徑向截面的圓周上各點(diǎn)所受到的摩擦力大小不同，受到摩擦力較大的部位溫度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于受摩擦力小的部位，致使轉(zhuǎn)子的圓周各點(diǎn)溫度不均勻，局部溫度過(guò)高造成轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲現(xiàn)象，熱彎曲會(huì)使轉(zhuǎn)子內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力更加加強(qiáng)了轉(zhuǎn)子的異常振動(dòng)。

2.3 轉(zhuǎn)子熱變形引起發(fā)電機(jī)組異常振動(dòng)及處理辦法

轉(zhuǎn)子熱變形發(fā)生的明顯特征表現(xiàn)為一倍頻的振幅明顯增加，造成轉(zhuǎn)子熱變形的影響因素主要包括兩個(gè)方面，即轉(zhuǎn)子的溫度和蒸汽參數(shù)。轉(zhuǎn)子熱變形常發(fā)生在發(fā)電機(jī)組定速后的帶負(fù)荷工作階段，在這一過(guò)程中轉(zhuǎn)子的溫度會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的增加而逐漸升高，材質(zhì)的內(nèi)應(yīng)力會(huì)隨著溫度的升高內(nèi)部應(yīng)力得到釋放，從而造成轉(zhuǎn)子發(fā)生變形，致使一倍頻的振幅增加。轉(zhuǎn)子熱變形會(huì)造成機(jī)組異常振動(dòng)，這種變形故障可以分為兩種，即臨時(shí)性彎曲變形和永久性彎曲變形，造成這兩種故障的原因是相同的，都是由于產(chǎn)生了與質(zhì)量偏心類似的激振力。

2.4 電廠汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)異常的故障查詢步驟分析

在生產(chǎn)活動(dòng)中經(jīng)常遇到的振動(dòng)異常主要包括瓦蓋振和軸振兩種，造成這種異常振動(dòng)的原因是多方面的。因此在進(jìn)行故障原因查詢時(shí)，要根據(jù)上述三種故障發(fā)生時(shí)頻率波形的變化特點(diǎn)，重點(diǎn)根據(jù)頻率的變化情況來(lái)進(jìn)行原因?qū)ふ摇Ｍ瑫r(shí)觀察振動(dòng)相位的變化情況以及相鄰軸承的相位間的相互關(guān)系，另外，振動(dòng)過(guò)程中機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速、溫度、負(fù)荷等因素也應(yīng)作為判斷的重點(diǎn)依據(jù)。例如，電機(jī)的汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子質(zhì)量存在偏心時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，設(shè)備的振動(dòng)頻率會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的加快而升高，轉(zhuǎn)速越快，振動(dòng)越大。要準(zhǔn)確的排查出故障原因，還需要電廠工作人員對(duì)設(shè)備的振動(dòng)特性以及日常的維修檢測(cè)做好認(rèn)真的記錄和分析。

3 結(jié)束語(yǔ)

電廠發(fā)電機(jī)組的異常振動(dòng)是設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中較為常見(jiàn)的故障之一，經(jīng)過(guò)以上分析可以看出致使發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生異常振動(dòng)的原因是多方面的。電機(jī)的異常振動(dòng)是一種較為復(fù)雜的故障，設(shè)備的安裝、使用情況、負(fù)荷大小等都可以成為電機(jī)振動(dòng)異常的影響因素。因此，要保證發(fā)電機(jī)組可以正常安全的運(yùn)行，不僅需要理論的支持，還需要電廠工作人員不斷的積累經(jīng)驗(yàn)。

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