汽輪機(jī)組振動(dòng)故障分析及處理

李文若

摘 要： 在火力發(fā)電廠中，汽輪機(jī)屬于一重要發(fā)電設(shè)備，由于其運(yùn)行效能的高低會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生直接影響，介紹汽輪機(jī)主要工作原理及其分類，分析其常見故障，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提出相應(yīng)處理對(duì)策，以期有助于人們更及時(shí)更高效地解決各種汽輪機(jī)運(yùn)行故障，更好地保障電廠汽輪的安全、高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞： 電廠 汽輪機(jī) 常見故障 處理對(duì)策

引 言

汽輪機(jī)作為火力發(fā)電廠一重要的發(fā)電設(shè)備，承擔(dān)著把蒸汽內(nèi)能向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變的重要任務(wù)，其運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性將直接影響到發(fā)電廠的發(fā)電效能，對(duì)此，了解汽輪機(jī)的工作原理及其分類，分析其常見故障，并研究其常見故障的處理對(duì)策也顯得越來越重要。

1 汽輪機(jī)工作原理及其分類

汽輪在火力發(fā)電廠中承擔(dān)著將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的重要任務(wù)，在電廠中占有重要地位。在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，汽輪機(jī)主要依靠的是高溫高壓蒸汽具有的內(nèi)能來推動(dòng)汽輪機(jī)葉片發(fā)生旋轉(zhuǎn)，以把熱能進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的機(jī)械能，讓該機(jī)械能來推動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以生成電能。在實(shí)際生產(chǎn)中，依據(jù)汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)的不同，工作原理的差異以及熱力特性等不同，可把汽輪機(jī)分為不同種類，具體如下。

1.1 依據(jù)汽輪機(jī)實(shí)際結(jié)構(gòu)的不同，可把汽輪機(jī)分為單級(jí)與多級(jí)汽輪機(jī)、單缸與多缸汽輪機(jī)以及單軸與雙軸汽輪機(jī)。

1.2依據(jù)各汽輪機(jī)實(shí)際工作原理的不同，可把汽輪機(jī)分為沖動(dòng)式汽輪機(jī)、反動(dòng)式汽輪機(jī)以及速度式汽輪機(jī)，這幾種汽輪機(jī)蒸汽實(shí)際膨脹位置也會(huì)有所不同，其中對(duì)于沖動(dòng)式汽輪機(jī)而言，其蒸汽膨脹位置主要為各級(jí)碰嘴處及靜葉部位； 對(duì)于反動(dòng)式汽輪機(jī)而言，其蒸汽在靜葉及動(dòng)葉中都會(huì)發(fā)生膨脹； 而對(duì)于速度式汽輪機(jī)而言，其屬于一種先讓蒸汽在噴嘴中發(fā)生膨脹后產(chǎn)生動(dòng)能，然后再讓這些動(dòng)能作用于動(dòng)頁上的汽輪機(jī)。

1.3 依據(jù)汽輪機(jī)熱力特性的不同，可把汽輪機(jī)細(xì)分為： 蒸汽式汽輪機(jī)、供熱式汽輪機(jī)、背壓式汽輪機(jī)、抽汽式汽輪機(jī)以及飽和蒸汽式汽輪機(jī)。

2 汽輪機(jī)運(yùn)行中常見故障及處理技術(shù)

2.1 振動(dòng)故障

振動(dòng)故障是火電廠汽輪機(jī)常見故障之一，這種故障又可具體細(xì)分為油膜震蕩故障、轉(zhuǎn)子熱彎曲故障、摩擦振動(dòng)故障、氣流激振故障等。下面我們就詳細(xì)分析一下這幾種振動(dòng)故障現(xiàn)象、產(chǎn)生原因及具體解決方法。

1） 油膜震蕩故障。此種震蕩現(xiàn)象主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)軸跳動(dòng)較強(qiáng)，當(dāng)跳動(dòng)嚴(yán)重時(shí)可能還會(huì)影響到機(jī)組主軸外露部分。對(duì)于這種故障其主要產(chǎn)生原因?yàn)椋?當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子于軸承油膜上進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)，因受較大載荷影響對(duì)其初始穩(wěn)定性產(chǎn)生破壞所致。具體我們可用下述幾種方法進(jìn)行解決： ①降低轉(zhuǎn)子與軸承間的摩擦力。②嚴(yán)格按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來選用壓力合格，溫度達(dá)標(biāo)的潤滑油。③想方設(shè)法減小潤滑動(dòng)力粘度。④壓縮軸與瓦之間間隙或把上軸瓦軸承合全寬度擴(kuò)大。⑤盡力縮減軸頸及軸瓦間的實(shí)際接觸角度。

2） 轉(zhuǎn)子熱彎曲故障。該故障主要受轉(zhuǎn)子工作溫度與蒸汽參數(shù)等因素影響，其主要發(fā)生于汽輪機(jī)組冷態(tài)啟機(jī)定速后所處的實(shí)際帶負(fù)荷運(yùn)行階段。其主要發(fā)生原因?yàn)椋?當(dāng)汽輪機(jī)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，其葉片、葉輪還有其主軸通常會(huì)受離心力形成的巨大應(yīng)力影響，這樣便很容易造成彎曲變形現(xiàn)象。

3） 摩擦振動(dòng)故障。當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生摩擦振動(dòng)故障后，可能引發(fā)部分分頻分量、倍頻分量還有高頻分量現(xiàn)象，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)波形削頂現(xiàn)象，若在實(shí)際生產(chǎn)中，若摩擦振動(dòng)持續(xù)時(shí)間過長的話，還有可能會(huì)帶來渦動(dòng)現(xiàn)象。

4） 汽流激振故障。此種故障其表現(xiàn)形式主要為振動(dòng)曲線異?，F(xiàn)象。當(dāng)有蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)進(jìn)行流通膨脹作業(yè)時(shí)，其一方面會(huì)形成一切向力轉(zhuǎn)矩作用于高中壓轉(zhuǎn)子中，另一方面還會(huì)形成從高壓端向低壓端作用的軸向力，當(dāng)有不平衡的氣流來從不同方向沖擊高中壓轉(zhuǎn)子葉片時(shí)，這樣便易引發(fā)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)氣流激振現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)中，若遇到汽輪機(jī)出現(xiàn)汽流激振現(xiàn)象后，我們可通過下列措施進(jìn)行解決： ①對(duì)轉(zhuǎn)子實(shí)施科學(xué)、合理理。④運(yùn)行人員加強(qiáng)對(duì)碳刷檢查次數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常立即處理，并提高檢修人員維護(hù)質(zhì)量。

2.2選用正確的發(fā)電機(jī)冷卻方式

為有效避免發(fā)電機(jī)產(chǎn)生高溫故障，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)依據(jù)各發(fā)電機(jī)的運(yùn)行需求，科學(xué)、合理地控制發(fā)電機(jī)運(yùn)行環(huán)境溫度。一般火力發(fā)電機(jī)冷卻方式為水氫氫，即定子繞組采用氫氣表面冷卻，轉(zhuǎn)子鐵芯采用氫內(nèi)冷。例： 某發(fā)電廠#3 發(fā)電機(jī)溫度高。

2.2.1 故障經(jīng)過

2017 年7 月16 日12 ∶ 00 電氣值班員檢查發(fā)電機(jī)出入口溫度、定子各測溫點(diǎn)溫度均正常，12 ∶ 55 電氣值班員檢查發(fā)電機(jī)出入口溫度、定子各測溫點(diǎn)溫度，未發(fā)現(xiàn)異常，13 ∶ 50 電氣值班員檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)入口溫度 48℃、發(fā)電機(jī)出口溫度 63℃、定子各測溫點(diǎn)溫度 76℃。14 ∶ 00 調(diào)整發(fā)電機(jī)四角冷卻器及內(nèi)冷水進(jìn)水溫度及壓力使發(fā)電機(jī)溫度恢復(fù)正常。

2.2.2原因分析

①內(nèi)冷水流量低或線圈堵塞。②內(nèi)冷水入口溫度高。③四角冷卻器冷卻水流量低或水溫高④氫氣溫度高。⑤環(huán)境溫度高。

2.2.3防治對(duì)策

①氫氣壓力調(diào)整至規(guī)定范圍內(nèi)。②調(diào)整發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水進(jìn)水溫度及壓力至規(guī)定范圍內(nèi)。③調(diào)整發(fā)電機(jī)四角冷卻器進(jìn)水溫度及壓力至規(guī)定范圍內(nèi)。④加強(qiáng)廠房內(nèi)通風(fēng)，將熱量及時(shí)排出。以上四種方法為我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)作業(yè)中較常見的發(fā)電機(jī)冷卻降溫方式。

2.3電氣設(shè)備接地故障處理

在設(shè)計(jì)電氣設(shè)備接地時(shí)，應(yīng)對(duì)電氣設(shè)備所用接地材料的屬性進(jìn)行深入了解，以防因材料受到腐蝕，造成設(shè)備接地不良。此外，在日常檢修電氣設(shè)備接地情況時(shí)，檢修作業(yè)應(yīng)詳細(xì)、全面徹底，不能只靠眼觀察，可借助敲打，實(shí)地探測等方式來深入了解材料接地情況，一旦發(fā)現(xiàn)接地材料存在嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象或熔斷現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)處理該故障，引發(fā)一系列電氣斷路現(xiàn)象，同時(shí)應(yīng)重視做好電氣設(shè)備的定期檢查、維護(hù)工作，最大限度的處理好各種潛在故障，以確保電氣設(shè)備的連續(xù)可靠運(yùn)行。

2.4備用電源自動(dòng)切換故障處理

1） 全面收集相關(guān)技術(shù)資料，并充分結(jié)合電廠實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)備用電源實(shí)際切換方案進(jìn)行必要的改進(jìn)與完善，也可聘請(qǐng)一些外部專家來對(duì)電源切換裝置進(jìn)行深入分析，并實(shí)施科學(xué)、合理的改進(jìn)，以確保備用電源可實(shí)現(xiàn)一次性快速完美切換。2） 壓縮切換時(shí)間，在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，應(yīng)及時(shí)淘汰哪些性能不佳，老化嚴(yán)重的舊設(shè)備，重視引進(jìn)性能更優(yōu)良設(shè)備，更先進(jìn)的新設(shè)備，來使電源切換更順利，更快速。

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