火力發電廠大型汽輪機振動異常分析及故障判斷

陳振峰

摘 要：火力發電廠一直是負責我國電能供應的主要領域，直接關系著人們的生活用電與工業用電。汽輪機組是火力發電廠內的關鍵設備，一旦火力發電廠內的汽輪機組異常，將會影響電廠的運行與安全。本文首先分析了相關實例，同時闡述了火力發電廠大型汽輪機振動異常原因，最后總結了火力發電廠大型汽輪機故障判斷，旨在力推動火力發電廠得到更好的發展提供參考性意見。

關鍵詞：火力發電廠;大型汽輪機;振動異常;故障判斷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.158

火力發電廠中，汽輪機本身結構比較復雜，需要面對各類特殊的環境，且運轉時間較長，一旦異常振動，將會導致各類故障問題的出現[1]。就實際情況而言，若無法精準判斷故障點、排除故障，將難以保持機組的穩定運行。

1 實例分析

以筆者所在的火力發電廠為例，在前幾年投入了一組300MW的汽輪機。汽輪機組運行了一段時間后，會出現異常跳閘的現象，且跳閘頻率較高，導致機組時常出現停運、停機的現象，難以保障機組的穩定運行。技術人員通過判斷汽輪機組的故障，發現存在異常情況主要是因為振動異常。

考慮汽輪機組運行環境的特殊，在受到外界因素影響（熱脹冷縮）后，部分零部件會出現膨脹差值。技術人員借助這些差值，調整保護邏輯，在一定時間內可緩解異常情況。但近段時間，汽輪機組又開始出現故障現象，嚴重影響著汽輪機組的穩定運行，無法保障火力發電廠運行的安全性與可靠性。

2 火力發電廠大型汽輪機振動異常分析

2.1 油膜振蕩

火力發電廠在其運行中，一旦膜汽輪機組轉子旋轉加速，會影響其運行質量。一旦轉子失去均衡性，將會導致油膜振蕩異常，使得大型汽輪機組出現異常情況。就實際情況而言，若軸線渦動頻率加速，且速度與轉子均衡，將會增加渦動效果，大型汽輪機組會出現劇烈震蕩。

2.2 氣流激振

火力發電廠運行時間較長，各類機組需要長時間、超負荷運行，短時間內軸振會加速。此時，采取降低運行負荷，振動也會相應的減速[2]。在不均衡氣流沖擊的影響下，汽輪機組葉片在氣流激振影響下，汽輪機組本身體積與設備數值的差異，會導致氣體在葉片內的膨脹，將會導致流道混亂，使得汽輪機組出現異常振動現象。

2.3 轉子變形

筆者通過深入分析，大型汽輪機組異常振動案例，發現由轉子異常振動引發的故障次數較多。汽輪機組工作環境比較復雜，即便是正常工作狀態下，也無法保障轉子的有效切合，及時避免機組異常振動，影響火力發電廠的運行。加之機組長時間處于超負荷工作狀態，受到各類因素的影響，摩擦力的影響，將會導致機組熱量增加。隨著運行時間的增加，轉子的材質會受到影響，使得變形問題出現，導致振動異常。

2.4 摩擦振動

汽輪機組一旦運行時間增加，將會導致機組溫度增加，使得材質發生變化，且會出現彎曲、變形等故障。在受到不均衡力的影響下，工頻屬于信號主頻，轉子會受到沖擊力的影響，導致其他頻存在，一般包括：高頻分量、倍頻等。汽輪機組出現摩擦，幅值與相位會出現波動，受到各類因素的影響，隨著運行時間的持續，將會導致波動延長，使得汽輪機組長時間處于摩擦狀態，在相位與幅值不變動的情況下[3]。

汽輪機組若短時間內出現大幅度降速，轉子停止運行后還出現相應的晃動，則會導致汽輪機組出現異常故障，影響其運行。

3 火力發電廠大型汽輪機故障判斷

參照相關資料，依據上述火力發電廠大型汽輪機異常情況，結合汽輪機組的實際運行，火力發電廠的運行需求，火力發電廠大型汽輪機故障判斷主要如下。

3.1 頻譜分析診斷

當前，火力發電廠技術人員普遍應用頻譜分析診斷，這類診斷技術可直接診斷汽輪機故障，直接將振動頻率反映出來，明確功率分布情況。技術人員借助各類專業的頻譜檢測儀器，能夠實現幅值譜的直接觀察。應用這類故障分析法，可深入分析各類信號頻譜，明確其中的成分，為技術人員震源識別提供技術支撐。汽輪機在運行過程中，各個零部件均會產生振動，并生成不同的震動頻率。在運行過程中，若轉子出現故障，將難以與其他零部件形成有效配合，無法保障轉子的穩定性。汽輪與葉片之間會產生相應的氣流頻率[4]。若氣流相互沖擊，將會導致汽輪機受損，出現異常振動，應用頻譜分析診斷方式，深入分析各類頻譜的特征，以此開展故障診斷。若頻譜儀顯示的是汽輪機內的諧波，其代表的故障點為零件、部件松動。一旦汽輪機組的頻率增加，則代表汽輪機組存在問題，一般為設備摩擦、氣流問題。

3.2 故障信號處理

火力發電廠機組設備出現故障（異常振動）前，會發出一些信號，技術人員只要深入分析這些信號，就可在故障出現前，鎖定故障位置，解決故障問題，完善故障診斷工作。故障信號處理，可強化全息譜分析法、小波變化分析法的應用，實時普及各類信號，精準分析細節。與此同時，在故障分析過程中，技術人員借助相應的設備，能夠實現某一時段信號頻率的分析，提取出故障部分，且將對應的頻率信號提取出來，深入分析時間基數與頻率基數，以此有效處理汽輪機的故障信號。

4 結束語

綜上所述，火力發電廠需要長時間的運營，使得其中設備易發故障，其中汽輪機故障最為普遍。比如：轉子變形、摩擦震動等，一旦出現故障，將會影響火力發電廠的穩定運行。技術人員需要采取相應的方式，精準判斷火力發電廠的運行狀態，在出現突發事件與故障的情況下，及時解決，以此為火力發電廠機械設備、汽輪機組的穩定運行，以此保障發電質量，推動火力發電廠得到更好的發展。

參考文獻：

[1]李健民.火力發電廠大型汽輪機振動異常分析及故障判斷的研究[J].科技創新與應用，2017，07（32）：170+172.

[2]黃永亮，張曉旭.對火力發電廠汽輪機振動異常的分析及其故障判斷[J].黑龍江科學，2017，8（17）：46-47.

[3]徐譽瑋.火力發電廠大型汽輪機振動異常分析及故障判斷[J].現代制造技術與裝備，2017，13（07）：119-120+128.

[4]李振宇.火力發電廠大型汽輪機振動異常分析及故障判斷[J].電子測試，2016，18（12）：243-244.