汽輪機(jī)振動(dòng)故障的原因分析與處理

張瑞華

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)需要滿足人們?nèi)找嬖鰸q的需求，電力企業(yè)也隨之面臨更多挑戰(zhàn)。汽輪機(jī)是電力系統(tǒng)中必不可少的設(shè)備，汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到電力負(fù)荷情況，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)整個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都會(huì)產(chǎn)生直接影響。因此，電力企業(yè)為了維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提出對(duì)汽輪機(jī)的養(yǎng)護(hù)，在此過程中電力企業(yè)也會(huì)提升自己在本行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力度。本文將從汽輪機(jī)振動(dòng)故障方面進(jìn)行闡述，主要內(nèi)容包含對(duì)故障原因的分析，在此基礎(chǔ)上提出解決措施。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；振動(dòng)監(jiān)測(cè)；故障原因；故障排除措施

汽輪機(jī)在電力系統(tǒng)中所起到的作用毋庸置疑，對(duì)于居民用電也有著直接影響，工業(yè)生產(chǎn)中各項(xiàng)電力器械的運(yùn)行更是離不開電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的支持。為例確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，有必要對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行定期的檢修與保養(yǎng)。汽輪機(jī)振動(dòng)故障是汽輪機(jī)故障中比較常見的故障，也會(huì)對(duì)汽輪機(jī)產(chǎn)生較大影響的故障。本文將針對(duì)該故障進(jìn)行原因分析，并在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的解決措施。

1 汽輪機(jī)振動(dòng)故障原因

1.1 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡

汽輪機(jī)振動(dòng)故障存在多種原因，其中最為常見的為轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡在汽輪機(jī)振動(dòng)故障中占得比例高達(dá)80%，剩下的20%也不能認(rèn)為完全與轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡沒有關(guān)系。分析轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的原因可以總結(jié)為以下幾個(gè)方面：①材料的不均勻；②制造、設(shè)計(jì)和安裝過程出現(xiàn)偏差；③使用過程中沒有對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)導(dǎo)致材料受損。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡會(huì)使轉(zhuǎn)子的慣性主軸與旋轉(zhuǎn)軸線出現(xiàn)一定程度偏離，在這種情況下轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，離心力顯然難以維持平衡，必然會(huì)出產(chǎn)振動(dòng)的現(xiàn)象，從而使汽輪機(jī)發(fā)生故障。

1.2 轉(zhuǎn)子熱彎曲故障

轉(zhuǎn)子熱彎曲故障也是汽輪機(jī)振動(dòng)故障中比較常見的故障原因，汽輪機(jī)運(yùn)行中轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生熱量，轉(zhuǎn)子因此處在一個(gè)受熱的環(huán)境下，受熱情況可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生一定程度的熱彎曲，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)子的平衡產(chǎn)生進(jìn)一步影響。分析熱彎曲故障的原因，主要為以下兩方面：①汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子本身材料不均勻，冷卻系統(tǒng)故障等；②發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱彎曲各零件銜接的不均勻或者轉(zhuǎn)軸內(nèi)應(yīng)力過大。

1.3 液壓設(shè)備故障

液壓設(shè)備故障往往是受到汽輪機(jī)振動(dòng)故障影響，當(dāng)汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，液壓設(shè)備可能會(huì)因此而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象后又會(huì)反過來(lái)影響汽輪機(jī)加重振動(dòng)故障。此外，液壓設(shè)備的材質(zhì)也可能對(duì)其使用情況造成影響，材質(zhì)不均勻或者鑄造過程帶來(lái)的不易發(fā)現(xiàn)的隱患，都可能會(huì)導(dǎo)致液壓設(shè)備滲漏。液壓設(shè)備需要維持長(zhǎng)期的運(yùn)行，長(zhǎng)期運(yùn)行可能會(huì)使其處于超負(fù)荷狀態(tài)，導(dǎo)致液壓設(shè)備的外殼出現(xiàn)裂痕或缺口，從而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，從而對(duì)汽輪機(jī)造成影響出現(xiàn)振動(dòng)故障。

1.4 氣流激振對(duì)振動(dòng)造成影響

汽輪機(jī)的異常振動(dòng)很大程度上是受到氣流激振的影響，汽輪機(jī)對(duì)振動(dòng)比較敏感，各種因素都可能會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，當(dāng)汽輪機(jī)組受到不平衡氣流影響時(shí)，振動(dòng)幅度和頻率都會(huì)受到影響，從而出現(xiàn)故障。與此同時(shí)，汽輪機(jī)在受到不平衡氣流影響時(shí)還可能使原本正常運(yùn)行的汽輪機(jī)組出現(xiàn)大量值的低頻分量，從而使汽輪機(jī)振動(dòng)故障出現(xiàn)。究其原因，首先，汽輪機(jī)組在受到不平衡氣流沖擊時(shí)會(huì)打破原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)，其次，在加大規(guī)模的發(fā)電機(jī)組內(nèi)部，如果末級(jí)比較長(zhǎng)，汽輪發(fā)電機(jī)組的葉片就會(huì)受到影響，會(huì)出現(xiàn)膨脹，進(jìn)而可能會(huì)導(dǎo)致氣流激振現(xiàn)象的發(fā)生，最終對(duì)汽輪機(jī)造成不良影響。

2 汽輪機(jī)振動(dòng)故障解決措施

2.1 針對(duì)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡問題

根據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的原因分析提出以下解決措施：首先，轉(zhuǎn)子材料選擇上應(yīng)該選擇符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求的材料，避免偷工減料等；其次，在轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)、制造和安裝環(huán)節(jié)需要請(qǐng)專業(yè)的的人員和團(tuán)隊(duì)來(lái)進(jìn)行，本單位執(zhí)行人員必須具有該方面的專業(yè)素養(yǎng)；然后是在使用過程中要嚴(yán)格按照相關(guān)的操作流程、操作標(biāo)準(zhǔn)和操作要求來(lái)進(jìn)行，并定期進(jìn)行設(shè)備的養(yǎng)護(hù)，防止人為原因?qū)υO(shè)備質(zhì)量平衡造成不良影響。通過全方位的努力來(lái)減少質(zhì)量不平衡因素對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)故障的影響。

2.2 針對(duì)轉(zhuǎn)子熱彎曲現(xiàn)象的解決措施

轉(zhuǎn)子熱彎曲主要涉及到兩個(gè)方面：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲。針對(duì)不同的故障要采取不同的處理措施。首先，針對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲故障應(yīng)該要首先考慮汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的工作環(huán)境，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子通常是在高溫高壓環(huán)境下工作，這種工作環(huán)境必須要對(duì)轉(zhuǎn)子受熱均勻度提出要求，均勻受熱可以有效避免熱彎曲現(xiàn)象，只會(huì)使轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度增加。對(duì)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的彎曲故障則要將側(cè)重點(diǎn)放在汽輪機(jī)內(nèi)部的疏通工作，因?yàn)樵诎l(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子振動(dòng)與冷卻介質(zhì)有關(guān)聯(lián)時(shí)，主要原因可能是汽輪機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)堵塞，必須進(jìn)行及時(shí)疏通，才能確保轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不受損害。

2.3 針對(duì)液壓設(shè)備滲漏問題的解決措施

液壓設(shè)備滲漏會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)電機(jī)組造成影響，如果不能妥善處理發(fā)電機(jī)組就要停止運(yùn)行，這對(duì)電力企業(yè)來(lái)說(shuō)會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此針對(duì)液壓設(shè)備滲漏問題，必須要有可實(shí)施的解決措施，首先企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)處理該類故障的能力，提高處理該類故障的技術(shù)水平。其次是要對(duì)液壓設(shè)備滲漏有正確的認(rèn)識(shí)，液壓設(shè)備的材料本身就是比較特殊，如果出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象采用一般的焊接技術(shù)無(wú)法達(dá)到預(yù)期的修復(fù)效果，如果企業(yè)不具有解決該類故障的能力就要考慮換掉設(shè)備，但是這樣會(huì)給企業(yè)增加成本投入，并且消耗更多時(shí)間，降低經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)應(yīng)該做好故障出現(xiàn)的完全準(zhǔn)備，提前準(zhǔn)備高分子復(fù)合材料及專業(yè)人士，隨時(shí)做好處理故障的準(zhǔn)備。

2.4 針對(duì)氣流激振的解決措施

氣流激振是在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中隨時(shí)可能產(chǎn)生的現(xiàn)象，汽輪機(jī)組受其影響產(chǎn)生振動(dòng)，要減少氣流激振對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)的影響，運(yùn)行人員需要對(duì)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷情況進(jìn)行充分了解，通過對(duì)高壓調(diào)速氣門的調(diào)整來(lái)消除氣流激振的現(xiàn)象，從而防止汽輪機(jī)的異常振動(dòng)，維持汽輪機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，最終提高發(fā)電機(jī)的工作效率。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽輪機(jī)振動(dòng)故障受多種因素的影響，其中包含其本身一些材料的影響，人為因素的影響及長(zhǎng)期運(yùn)行設(shè)備老化等影響，不同原因的單獨(dú)作用或多重作用導(dǎo)致汽輪機(jī)振動(dòng)故障。在電力企業(yè)中，可以根據(jù)日常的工作經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，對(duì)電力設(shè)備中汽輪機(jī)進(jìn)行定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行逐一排查，并且隨時(shí)做好處理故障的準(zhǔn)備，確保汽輪機(jī)可以穩(wěn)定運(yùn)行，幫助電力企業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

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