火力發電廠汽輪機振動監視系統探索

金鑫

摘 要： 在火力發電廠中汽輪機的安全穩定運行對于企業的安全生產至關重要，而汽輪機的轉子振動幅度是汽輪機安全運行的重要參數之一，對于火力發電廠汽輪機振動監視系統的系統組成，汽輪機振動監視系統的工作原理以及系統的主要功能，汽輪機振動監視系統在火力發電廠中的應用，在應用過程中需要注意的問題等進行了系統的論述，為火力發電廠汽輪機的使用提供了有力的技術支撐。

關鍵詞：火力發電廠 汽輪機 振動 監視系統

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）05-0300-01

引言

火力發電廠汽輪機在運轉的過程中， 一般都會產生振動的問題， 但是振動幅度過大會對機組本身產生很大的影響，會對機組造成一定程度的損壞，嚴重的還會導致人員傷亡的后果。為了保證火力發電機組汽輪機安全與經濟的運行， 需要對軸承上的振動情況進行監測，軸承的振動強度以及幅值都是反映機組是否安全的重要參數。對于汽輪機振動的幅值監測的過程中如果超過一定的閾值， 監測系統能夠發出報警信號通知檢修人員進行停車檢修。對于某火力發電廠所使用的汽輪機振動監視系統進行了研究分析，該汽輪機振動監測系統包括軟硬件兩大部分。硬件部分包括計算機、數據采集裝置、傳感器、監視器等；軟件部分主要是顯示以及數據處理兩部分。汽輪機振動測量模塊是本監視系統的核心組成部分，該振動測量模塊的精度直接決定了振動監視系統的可靠性。

一、振動監視系統組成

汽輪機的振動監測裝置主要包括振動測量裝置與顯示儀表， 振動測量裝置主要由振動傳感器、線纜以及支架等部分組成；監視儀表包括電源、測量模塊以及機柜和軟件等部分。汽輪機的振動測試點是監視系統在設計之初就已經確定了的。

二、振動監視系統工作原理

轉子的運動狀態主要是通過相對振動來反映的，利用渦流原理來進行振動的測量，通過軸振動模塊可以將轉子相對于軸承的振動幅值計算出來，并且計算出來的數值可以通過傳感器上的輸出緩沖器前置器輸出到PC上，利用所帶的組態軟件對其進行分析。然后結合振動的過程，將兩個方向的振動進行合成就能夠得到軸心的振動軌跡。一般將渦流探頭安裝到軸承的殼子上來對轉子的振動進行測量，在這種情況下軸承與測量探頭變為了一體，因而得到的結果是轉子關于軸承殼的相對振動。軸承的振動水平方向與豎直方向并不相關， 因而在測量的過程中需要分別對水平方向與豎直方向利用軸承進行測量。利用傳感器端部與轉子表面間隙變化來在板件上輸出交流信號， 然后板件計算出間隙的變化情況。振動模塊測量裝置上有相應的模擬通道的輸出，在通常情況下，只有汽輪機的轉速超過300轉每秒的時候，振動測量的數值才是有效的。汽輪機軸承振動的測量范圍為0到400微米；將預警的數值設置為130微米，將停車的數值設置為250微米。

三、振動監視系統在火力發電廠的應用

在將汽輪機振動監視系統安裝的過程中，應該將監視探頭牢固的安裝到汽輪機的軸承殼上，將零點設置在前置電壓器的-10V處。而對于軸承絕對振動值的測量需要直接將探頭安裝到軸承蓋上， 并不需要設置零點電壓。在安裝的過程中需要嚴格按照標準的流程規范進行安裝， 并且對于間隙以及零點電壓值進行設定：對于1號軸承，將橫向的輸出電壓設置為-10V，將Y向的輸出電壓設置為-10V；其他2號到8號軸承同樣設置。

一般將軸承振動的幅值作為振動測試的標準參數。汽輪機的報警數值與停機數值一般設置為120微米與250微米。對于1號的軸承進行了振動監測系統的安裝，并且實現了正常的運作，在使用的過程中較好的發揮了監測預警的作用。該機組的汽輪機在運行的過程中達到了將近3000轉的數值，在這種情況下4號軸承的振動幅值達到257微米，機組在達到預警值后停車，在機組進行重啟的過程中振動的瞬時數值達到該參數之后都會實現跳閘。但是在超過3000轉數值以后，在機組穩定之后振動偏差反而會降下來。因而在汽輪機組進行啟動的過程中需要對該過程進行提前控制，保證機組能夠正常運作。然后在機組停機之后對停機的原因進行了詳細的分析：在調查的過程中發現傳感器沒有問題，沒有虛假信號的存在；監測系統的線路也不存在故障；也沒有發現軸承瓦摩擦的問題。最后經過分析得到的原因如下： 在汽輪機啟動的過程中，氣缸的溫度越高， 那么相應的振動幅值越大。并且在暖機工作的過程中再熱溫度變化較大，進而會導致沖轉時的壓力過大，但是調節溫度的裝置往往會在所規定的溫度范圍之內就開始運作，進而會導致暖機時間不足，并網之后帶初始負荷的過程中就需要對其進行暖機，但是還是沒有達到暖機的時間要求， 另外操作的時間也會對暖機的時間造成一定程度的影響。

四、振動監視系統的使用與維護

通過上述分析可以知道，在汽輪機監視系統運行的過程中出現了各種各樣的問題，因而在汽輪機振動裝置使用的過程中應該注意以下問題：

1.汽輪機的振動異常現象

在振動預警設置的過程中需要預先設定啟動時的振動過大情況，任何一個軸承的振動超過120微米的情況下進行報警，如果振動的幅值超過了250微米，汽輪機就會自動停車，然后利用輔助的裝置進行振動的測試來發現異常現象。

2.汽機振動大的主要原因

在軸承的潤滑油溫度出現異常的情況下，如果溫度過低會導致油膜的損壞，在啟動過程中容易造成的共振，汽輪機會出現相應的摩擦，葉片斷裂以及汽輪機內部的部件脫落，都會造成碰撞導致振動幅度過大，汽輪機在進水以及蒸汽溫度過低的情況，發電機的線路損壞或者是葉片損壞，以及靜子電流不平衡的情況，轉子的閘間的短路，轉子的通風系統的堵塞；推力軸承以及徑向的軸承的損壞；由于氣缸的膨脹所造成的中心的位移，汽輪機的軸的彎曲，以及汽水的振動等都會造成軸承振動幅度的增大。

3.汽機振動大的處理

在正常運行的過程中如果轉子的振動幅度增大， 一般可以將汽輪機的負荷降低來降低軸承的振動幅度，然后查找造成軸承振動幅度增大的原因，接著解決問題，然后再重新將軸承的負荷逐漸增加， 在將汽輪機的負荷逐漸增加的過程中要注意軸承振動的觀測數值，如果在這個過程中軸承振動的幅度又開始增加的話就需要停止汽輪機運轉負荷的增加；并且注意汽輪機的差脹、軸位移以及軸承振動數值的變化趨勢，也就是在發現汽輪機運轉異常的情況下必須要及時的發現原因并解決問題，對于汽輪發電機的內部以及軸承的響動進行傾聽如果出現異常的響動就需要根據情況進行降低負荷或者是停車檢查，避免進一步出現更加危險的狀況；對于潤滑油的油溫進行檢查，以及軸承瓦的溫度進行檢查，檢查回油的溫度是否正常， 如果不正常就需要采取措施將其調整正常；檢查汽輪機的上下缸的溫差是否處于一個正常的水平，并且按照汽輪機進水的措施進行相應的處理，如果汽輪機機組中的任意一組的軸承振動的幅值超過額定的數值，那么汽輪機都會及時的進行停車，否則就需要通過手動的方式來進行停車處理。如果是由于順序閥所造成的軸承的振動問題， 就需要將其切換為單閥運行的方式，降低汽輪機的無功參數也可以在一定程度上降低汽輪機的振動。

五、結語

對于具有轉子的汽輪機來講，標志汽輪機是否能夠安全穩定的工作的參數中，轉子的徑向的振幅是一個很關鍵的參數，在很多的機械故障中，很多問題如轉子運轉的不平衡問題以及摩擦問題等都可以利用轉子的振動來進行測量。軸承的振動參數越來越成為機械故障診斷的一個重要的參數，對于綜合性的故障診斷以及汽輪機的安全運行都是不可缺少的一部分。作為發電廠應該將對于轉子的振動測量重視起來， 切實做到機組運行的安全與穩定。

參考文獻

[1]朱博.談汽輪機安全經濟運行中的監視與調整[J].黑龍江科技信息.2013（35）

[2]周世盼.VM600汽輪機安全監測系統的應用及優化[J].科技風.2014（22）

[3]萬安.汽輪機安全監測系統探頭安裝及注意事項[J].企業技術開發.2011（21）