汽輪機異常振動分析與故障排除

孫立孟

華能伊春有限公司 黑龍江 伊春 153011

火電廠作為一個國家重要的基礎建設,其安全可靠的運行尤為重要,因此火電廠里的關鍵設備汽輪機的可靠安全運行與火電廠的安全供電息息相關。因為在汽輪機的使用當中,不可避免會發(fā)生一些故障和出現(xiàn)一些問題,這其中以汽輪機的異常振動更為突出,而造成汽輪機異常振動的原因有很多,找到其原因并且快速、高效的解決非常重要,否則可能最后造成非常嚴重的財產損失和人員安全。

1 汽輪機振動監(jiān)測技術的定義分析

火電廠的設備比較多,不管哪一種設備出現(xiàn)故障之前都會有預兆的,正常情況是不會有機器設備沒有預兆就出現(xiàn)故障的,故障之前的預兆大多表現(xiàn)為振動聲和噪聲,這些異常的聲音表明設施設備在某個部位會存在有一定的故障。尤其是汽輪機不管是軸承還是那個部件出現(xiàn)損壞之前都會有不同尋常的聲音,這就是非常明顯的機器故障。汽輪機發(fā)生故障不是一個偶然的事件,是一個動態(tài)變化的過程,我們可以利用現(xiàn)代的監(jiān)測技術進行監(jiān)視,從而及時的發(fā)現(xiàn)汽輪機出現(xiàn)故障的位置,這樣可以實現(xiàn)針對性的了解故障發(fā)生的原因和狀況,從而提取有效的措施實現(xiàn)問題的解決。通過這種方式實現(xiàn)對汽輪機故障的監(jiān)測是最原始的方法,我們在對汽輪機工作狀態(tài)下進行監(jiān)測時,學會觀察目前的狀態(tài)和正常運行時的狀態(tài)的變化,這樣系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)也能及時的采取相應的措施,這種類型的檢測技術,減少了機器故障發(fā)生的概率,也節(jié)省了定期維修的費用,機器設備的使用壽命以及使用的效率得到極大的提升,發(fā)電的可靠性也得到了保證,檢修過程中存在的風險和投入的成本也大大的減少了。

2 常見的汽輪機異常振動形成原因

汽輪機的內部結構較為復雜,尤其是在一些特殊的環(huán)境當中運行環(huán)境較為惡劣,汽輪機出現(xiàn)故障的頻率較高,下面就簡單介紹一些常見的造成汽輪機異常振動的原因。

2.1 油膜振蕩引發(fā)異常振動 汽輪機中有一種重要組成部件就是油膜,汽輪機被工作人員啟動后,汽輪機開始進行高速旋轉,這時發(fā)電機的轉子開始進行高速旋轉,油膜對軸頸的作用力大于軸頸重力和科氏力的合力,使軸頸向上浮動,產生弓形渦動,伴隨著強烈的作用力作用到軸承的油膜上,慢慢的就會導致油膜的穩(wěn)定性降低并且開始出現(xiàn)振動的現(xiàn)象。而且就算當發(fā)電機開始正常運行時,旋轉的軸頸在滑動的軸承中帶動潤滑油高速流動,由于作用力與反作用力的作用,高速轉動油流就會反過來作用軸頸,最終就會產生一種振蕩的現(xiàn)象。

2.2 汽流激振引發(fā)異常振動 對于一個大型的汽輪機機組來說,由于機器的末級長度比較長,所以在汽輪機葉片的膨脹末端會讓氣流出現(xiàn)紊亂的現(xiàn)象。這時可以通過兩個方面來加以斷定汽輪機是不是由于氣流激振而造成的振蕩。

(1)可以根據(jù)汽輪機組的低頻分量是否大量的出現(xiàn),如果出現(xiàn)了大量的低頻分量那么很可能是氣流激振。(2)由于設置的運行參數(shù)不合理而導致振動,而且這種原因發(fā)生的振動很突然。常見的由于運行參數(shù)不合理而造成的振動是因為負荷參數(shù)的設置不合理導致汽輪機發(fā)生激振,另外還有一種特殊的原因,因為配氣方式錯誤導致汽輪機組軸承的振動失穩(wěn)。

2.3 轉子熱變形導致不正常的振動現(xiàn)象 汽輪機運行過程中有一種很常見的情況會導致汽輪機異常振動,那就是溫度影響。在汽輪機的工作過程中,工作環(huán)境的溫度很高,而轉子的設計以及材料的耐熱度并不能長期處于這種高溫環(huán)境中,這就會造成轉子產生熱變形,當轉子出現(xiàn)熱變形后與轉子周圍的部件的距離可能減小,這樣就會造成它們之間的氣壓增大,這時就可能由于它們之間的大氣相互作用力使汽輪機異常振動。

3 如何避免汽輪機異常振動發(fā)生

3.1 油膜振蕩檢修 根據(jù)之前所介紹的關于油膜可以造成汽輪機的異常振動,想要防止出現(xiàn)這種情況,首先需要使汽輪機中的轉子與軸承之間能夠合理的工作下去,使得它們之間的摩擦力降低,其次工作人員應該選擇粘度小的潤滑劑來對它們進行潤滑,這樣做的原因是如果潤滑油選擇了較大的粘度,那么他們的承載力也會隨之增大,而且當粘度增大時,會使油的分布結構有所損壞,造成轉子與部件之間的摩擦力增大,另外我們還可以通過讓軸瓦頂部的距離縮短使得軸瓦上的承合寬度變的更大一些。

3.2 汽流激振的振動檢修 如何降低前面所提到的氣流激振對汽輪機異常振動的影響,首先要對機組的振動數(shù)據(jù)進行長時間記錄,然后將這些數(shù)據(jù)進行整理最后做成曲線圖,這樣可以觀察其振動的變化趨勢以及范圍,然后通過改變升降負荷速率,來觀察曲線的變化情況。通過改變汽輪機不同負荷時高壓調速氣門,來消除氣流激振。這種方式就是通過減低負荷變化率和避開產生氣流激振的負荷范圍的方式來避免氣流激振的產生。

3.3 轉子熱的振動檢修 學習過汽輪機的使用都應該知道汽輪機的轉子常常都是在蒸汽環(huán)境下進行工作,這時汽輪機轉子的熱彎曲情況很容易發(fā)生,想要減輕或者說消除這方面的問題,首先就必須在最初的制作過程中下功夫,在制作汽輪機時,對于汽輪機中長時間暴露在高溫環(huán)境下的部件,用耐高溫、高壓的材料來進行制作,如果對于已經投入使用用不耐高溫材料制作的成品,可以在進行汽機維修、保養(yǎng)時進行部件的更換來提高汽輪機部件的耐高溫程度,這樣就可以避免頻繁出現(xiàn)轉子的熱振動現(xiàn)象。

結束語

目前火力發(fā)電廠中必不可少的設備就是汽輪機。在電廠發(fā)電的過程中,如果汽輪機發(fā)生不正常運作如異常振動,對于人員的安全以及電力的生產就會有很大的影響,所以了解汽輪機異常振動的原因尤為重要,本文就汽輪機異常振動的原因進行分析以及提供一些解決辦法,希望對有關人員有所幫助。