火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動常見故障分析

徐海燕

（山東南山鋁業(yè)股份有限公司，山東 龍口 265713）

1 火電廠汽輪機(jī)的工作原理和運(yùn)行現(xiàn)狀

火電是傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，也是當(dāng)前我國最主要的能源產(chǎn)出形式，火電廠對技術(shù)要求非常高，整個(gè)運(yùn)行過程中，需要各種設(shè)備相互配合，才能形成有效的運(yùn)行，保證良好的供電用電質(zhì)量。火電廠中的汽輪機(jī)是最核心的設(shè)備，在運(yùn)行中起到重要的作用，汽輪機(jī)工作原理較為復(fù)雜，主要是通過將鍋爐燃燒產(chǎn)生大量的蒸汽送入汽輪機(jī)內(nèi)部，經(jīng)過一系列環(huán)形配置噴嘴和動葉，將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。

圖1 汽輪機(jī)示例圖

2 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動的常見故障原因

2.1 系統(tǒng)內(nèi)存在管路雜質(zhì)

1）汽輪機(jī)系統(tǒng)在制造安裝過程中，系統(tǒng)設(shè)備及管路中會滯留一些雜質(zhì)，如纖維、焊渣、鐵屑、漆皮、鐵銹等；2）系統(tǒng)在負(fù)壓運(yùn)行時(shí)有入侵的污染物，如粉塵、泥沙；3）潤滑油長時(shí)間高溫高壓運(yùn)行產(chǎn)生膠質(zhì)、積碳等；4）系統(tǒng)在檢修維護(hù)或補(bǔ)油時(shí)會帶入一些雜質(zhì)、垃圾；5）系統(tǒng)涂層脫落物以及金屬表面產(chǎn)生腐蝕物，如氧化鐵、硫化鐵等。

2.2 供油系統(tǒng)斷油

汽輪機(jī)在高溫高壓下高負(fù)荷長期工作，需要供油系統(tǒng)提供安全保障，供油系統(tǒng)必須在任何情況下，不論汽輪機(jī)運(yùn)行、停機(jī)或發(fā)生事故，甚至當(dāng)發(fā)電廠斷電時(shí)，都應(yīng)能確保供油。對于高速旋轉(zhuǎn)的汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，哪怕是短暫的供油中斷，也會引起重大事故。

2.3 機(jī)組在運(yùn)行中中心不正引起的振動

1）汽輪機(jī)啟機(jī)過程中，若暖機(jī)時(shí)間不夠，升速或者加負(fù)荷過快，將引起汽缸受熱膨脹不均勻，或者滑銷系統(tǒng)有卡澀，使汽缸不能自由膨脹，將導(dǎo)致氣缸相對于轉(zhuǎn)子發(fā)生歪斜；2）機(jī)組在運(yùn)行當(dāng)中如真空下降，將引起排氣溫度過高，后軸承上抬，破壞機(jī)組的中心，引起振動；3）機(jī)組在進(jìn)汽溫度超過設(shè)計(jì)規(guī)范的條件下運(yùn)行。將使脹差和汽缸變形增加，這樣會造成機(jī)組中心移動超過允許的限度，引起振動。

2.4 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起的振動

1）彈性彎曲而引起的振動。這種振動表現(xiàn)為軸向振動，尤其當(dāng)通過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，其軸向振幅增大得更為顯著；2）油膜不穩(wěn)定或受到破壞而引起振動。這將會使軸瓦烏金很快燒毀，進(jìn)而將引起因受熱而使軸頸彎曲，以至造成劇烈的振動；3）機(jī)組發(fā)生摩擦而引起的振動；4）水擊而引起的振動。嚴(yán)重發(fā)生水沖擊，甚至燒毀推力瓦。

3 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動常見故障產(chǎn)生的危害

3.1 軸封的磨損

將造成其密封的破壞，導(dǎo)致外漏氣的增大，蒸汽在進(jìn)入軸系以后，潤滑油中由于混入了大量的水分，從而破壞了油膜，軸瓦烏金熔化，進(jìn)而造成漏氣損失。當(dāng)隔板汽封受到震動影響而出現(xiàn)磨損時(shí)，將會使得級間漏氣程度加深，轉(zhuǎn)子上的軸向力加大，進(jìn)而引起推力瓦烏金的熔化現(xiàn)象，機(jī)組的整體運(yùn)行受到影響。

3.2 滑銷系統(tǒng)

汽機(jī)脫銷系統(tǒng)作為整體機(jī)組的重要組成部分，對于固定汽輪機(jī)汽缸與軸承外殼具有重要的作用，另一方面，如果汽輪機(jī)在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)受熱或者冷卻現(xiàn)象，脫銷系統(tǒng)可以進(jìn)行調(diào)整使得機(jī)組膨脹或者收縮。

3.3 發(fā)電機(jī)勵磁機(jī)部件松動、損壞

汽輪機(jī)的異常振動還會造成發(fā)電機(jī)部件的松動與損壞，造成設(shè)備整體的運(yùn)行受到影響。汽輪機(jī)的異常振動威脅著機(jī)組的安全高效運(yùn)行，但汽輪機(jī)的振動是一個(gè)復(fù)雜與極具專業(yè)性的問題，這也就造成了必須對于汽輪機(jī)的振動情況引起重視，實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)振動異常現(xiàn)象，并加以分析及解決。

4 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)振動常見故障控制措施

4.1 控制系統(tǒng)全面優(yōu)化

汽輪機(jī)控制系統(tǒng)是優(yōu)化的主要環(huán)節(jié)，從重點(diǎn)設(shè)備做好全面優(yōu)化，也是保證電廠運(yùn)行的主要目的。從現(xiàn)實(shí)運(yùn)行情況看，多數(shù)火電廠內(nèi)部單元機(jī)組控制對象基本是兩種類型，一是鍋爐，二是汽輪機(jī)，只有全面保證二者之間的協(xié)調(diào)性，才能確保機(jī)組穩(wěn)定安全的運(yùn)行，二者存在密不可分的關(guān)聯(lián)。鍋爐具備大慣性蓄熱能力，汽輪機(jī)具備超強(qiáng)負(fù)荷速度，兩個(gè)設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定決定火電廠的運(yùn)行效率，也就是說，二者在汽輪機(jī)控制系統(tǒng)中起到相互制約的作用。

4.2 建設(shè)水循環(huán)利用系統(tǒng)

水循環(huán)利用系統(tǒng)是當(dāng)前最主要的優(yōu)化方式，要通過合理的利用，使周圍相關(guān)污水處理廠得到發(fā)展，可以進(jìn)行市場化合作，將這些水資源作為汽輪機(jī)組循環(huán)運(yùn)行的冷卻水，保證設(shè)備及時(shí)冷卻需求，這樣做不但能夠保證設(shè)備良好運(yùn)行，更有效降低水資源的浪費(fèi)提高水資源利用率。

4.3 提高故障預(yù)警、分析能力

由于汽輪機(jī)的異常振動是較為常見的現(xiàn)象，而異常振動又是故障預(yù)警的標(biāo)志，異常振動說明了機(jī)組存在問題，安裝的不合理等都可能造成異常振動。因此，為防止汽輪機(jī)的異常振動現(xiàn)象，可以通過對新安裝與檢修的設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)行，測試各種軸承振動等的標(biāo)準(zhǔn)，在測試通過以后再進(jìn)行使用。

5 結(jié)語

綜上所述，汽輪機(jī)的正常振動對于整體機(jī)組的正常運(yùn)行具有重要的作用，實(shí)現(xiàn)了對機(jī)組的安全控制，確保了生產(chǎn)的正常進(jìn)行，對于整個(gè)電力與供汽系統(tǒng)而言就有重要的意義。