汽輪機(jī)高壓缸振動(dòng)缺陷處理分析

翟玉海

摘 ?要：高壓缸是汽輪機(jī)的主要組件之一，在汽輪機(jī)的正常運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用。現(xiàn)階段，汽輪機(jī)主要應(yīng)用于我國(guó)的發(fā)電廠以及電力企業(yè)中。高壓缸的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅能夠保證汽輪機(jī)正常發(fā)揮作用，還能夠有效保證電力企業(yè)的生產(chǎn)安全。本文以汽輪機(jī)高壓缸為主要研究對(duì)象，著重對(duì)汽輪機(jī)高壓缸振動(dòng)缺陷處理進(jìn)行研究和分析，旨在保障汽輪機(jī)的運(yùn)行安全，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);高壓缸;振動(dòng)缺陷

前言：電力資源市場(chǎng)需求的提高，給發(fā)電廠和電力企業(yè)造成了巨大的生產(chǎn)壓力。汽輪機(jī)作為發(fā)電以及生產(chǎn)電力的主要設(shè)備，需要保障其運(yùn)行安全，才能夠更好的滿足企業(yè)生產(chǎn)和電力供應(yīng)的需求。高壓缸的振動(dòng)故障，是容易影響汽輪機(jī)正常運(yùn)行的主要因素之一，會(huì)嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的運(yùn)行安全。對(duì)汽輪機(jī)高壓缸的振動(dòng)缺陷處理進(jìn)行分析，能夠?yàn)槲覈?guó)電力企業(yè)的運(yùn)行和生產(chǎn)提供借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

一、汽輪機(jī)高壓缸及其振動(dòng)故障

（一）汽輪機(jī)高壓缸的具體含義

高壓缸是汽輪機(jī)的主要構(gòu)件之一，現(xiàn)階段應(yīng)用于汽輪機(jī)中的高壓缸主要分為單流和雙流兩種。高壓缸本身需要在高溫高壓下進(jìn)行工作，保障高壓缸的運(yùn)行安全，對(duì)保障汽輪機(jī)的運(yùn)行安全具有重要的作用[1]。而由于高壓缸本身的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造時(shí)，不僅需要充分考慮到高壓缸在安裝后的實(shí)際應(yīng)用效果，還要考慮到高壓缸體的受力情況，保證高壓缸能夠在汽輪機(jī)中實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。現(xiàn)階段，在發(fā)電廠以及電力企業(yè)的生產(chǎn)檢查中，高壓缸的運(yùn)行檢查也逐漸成為非常重要的內(nèi)容。

（二）汽輪機(jī)高壓缸振動(dòng)故障產(chǎn)生的主要原因

振動(dòng)故障是汽輪機(jī)高壓缸最為常見的故障問(wèn)題，現(xiàn)階段越來(lái)越多以光熱發(fā)電為主要生產(chǎn)電力形式企業(yè)的出現(xiàn)，使得太陽(yáng)能光熱汽輪機(jī)得以被廣泛應(yīng)用[2]。這種類型的汽輪機(jī)以高溫超高壓、雙缸、單向軸向排汽為特點(diǎn)，高壓缸是該類汽輪機(jī)的重要組成部分。針對(duì)汽輪機(jī)高壓缸中常見的振動(dòng)故障問(wèn)題，其發(fā)生原因主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.高壓軸振大

高壓軸是高壓缸運(yùn)作的基礎(chǔ)元件，在汽輪機(jī)組的運(yùn)行中，由于機(jī)組在進(jìn)行升負(fù)荷的過(guò)程中增大了管道力和力矩，這種作用力反過(guò)來(lái)使汽輪機(jī)發(fā)生推偏，使得原本的汽輪機(jī)動(dòng)靜間隙發(fā)生了一定的變化，再加上汽輪機(jī)本身動(dòng)靜徑向間隙的安裝值比較小，在實(shí)際運(yùn)行中就會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)的高壓缸產(chǎn)生動(dòng)靜摩擦，而由于高壓缸軸承的穩(wěn)定性不強(qiáng)，很容易產(chǎn)生較大的振動(dòng)幅度[3]。

2.齒輪箱高速軸振大

齒輪箱高速軸振大，也是主要由高壓缸動(dòng)靜摩擦引起的，當(dāng)發(fā)電機(jī)軸與過(guò)渡短軸靠背輪處的跳動(dòng)量過(guò)大時(shí)，就會(huì)引起發(fā)電機(jī)的浮動(dòng)油檔處發(fā)生動(dòng)靜摩擦，進(jìn)而引發(fā)齒輪箱低速軸振的較大波動(dòng)。

3.高壓缸排汽端軸振大

高壓缸壓排汽端軸振大，主要體現(xiàn)在高壓缸壓缸的膨脹值變化上。這種振動(dòng)的產(chǎn)生原因也主要是由于摩擦引起的。當(dāng)高壓缸受熱膨脹的量增加，導(dǎo)致阻力也相應(yīng)增加，就會(huì)直接使得徑向的間隙發(fā)生變化，引起動(dòng)靜摩擦，還有高壓缸進(jìn)汽管道熱膨脹不均勻?qū)Ω邏焊浊昂笞笥覀?cè)缸膨脹方向不一致，引起高壓缸動(dòng)靜部分間隙發(fā)生變化，引起動(dòng)靜摩擦，引起高壓缸振動(dòng)大。

二、汽輪機(jī)高壓缸振動(dòng)缺陷處理的具體分析

高壓缸的振動(dòng)缺陷，會(huì)直接使得汽輪機(jī)組因振動(dòng)而發(fā)生跳機(jī)的情況。這種情況不僅會(huì)影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，還會(huì)威脅到生產(chǎn)以及人員的安全。在明確汽輪機(jī)高壓缸振動(dòng)缺陷的產(chǎn)生原因之后，為了更好的保障電力企業(yè)的生產(chǎn)安全和質(zhì)量，就要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理。在對(duì)汽輪機(jī)高壓缸的振動(dòng)缺陷進(jìn)行處理時(shí)，主要可以從以下幾個(gè)方面來(lái)入手：

（一）太陽(yáng)能光熱汽輪機(jī)組簡(jiǎn)介

太陽(yáng)能光熱汽輪機(jī)組是應(yīng)用于光熱發(fā)電的主要運(yùn)行機(jī)組之一，這種機(jī)組在實(shí)際的運(yùn)行中主要采取的是雙缸、雙轉(zhuǎn)速中間再熱的形式，借助減速器將高速汽機(jī)與發(fā)電機(jī)相連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)電目的的汽輪機(jī)組。太陽(yáng)能光熱汽輪機(jī)以50MW超高壓、高溫、一次中間再熱為主要的特性，在實(shí)際的應(yīng)用中能夠起到良好的發(fā)電和調(diào)峰效果。然而在使用一段時(shí)間之后，由于汽輪機(jī)的振動(dòng)導(dǎo)致的頻繁跳機(jī)情況，給企業(yè)的實(shí)際電力生產(chǎn)造成了一定的影響，需要對(duì)引起汽輪機(jī)振動(dòng)故障的組件，也就是高壓缸產(chǎn)生的振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行合理的分析并處理，才能夠有效保證電力企業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

（二）振動(dòng)情況及特征

當(dāng)汽輪機(jī)振動(dòng)故障時(shí)，通過(guò)對(duì)故障發(fā)生的原因以及具體的情況進(jìn)行記錄和分析，可以得到以下幾個(gè)方面的特征：首先，軸振是汽輪機(jī)高壓缸產(chǎn)生振動(dòng)的主要部位，在對(duì)軸承的振動(dòng)頻率進(jìn)行及時(shí)的觀察和記錄之后可以發(fā)現(xiàn)，軸振以工頻成分為主，因而可以判斷其主要是由于工頻振動(dòng)引起的通頻幅值增大。其次，在對(duì)整個(gè)汽輪機(jī)組的振動(dòng)情況進(jìn)行觀察之后可以發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)組軸系中產(chǎn)生振動(dòng)的主要部位，是齒輪箱低速軸與電機(jī)的軸振異常，但在這種異常情況中，汽輪機(jī)本身的低壓軸振以及齒輪箱高速軸振的變化卻比較小。第三，在汽輪機(jī)組發(fā)生振動(dòng)時(shí)還可以發(fā)現(xiàn)，在機(jī)組的降速過(guò)程中，齒輪箱低速軸以及電機(jī)軸承的振動(dòng)幅度要遠(yuǎn)大于機(jī)組的升速過(guò)程。第四，在整個(gè)汽輪機(jī)組發(fā)生振動(dòng)異常情況時(shí)，軸承的金屬溫度以及回油溫度并沒(méi)有發(fā)生明顯的異常變化。再加上該故障問(wèn)題曾多次出現(xiàn)過(guò)，在機(jī)組負(fù)荷升高，氣缸溫度升高后機(jī)組振動(dòng)快速增大跳機(jī)，說(shuō)明機(jī)組缸內(nèi)動(dòng)靜部分發(fā)生摩擦。第五，在高壓缸前后左右側(cè)架設(shè)百分表測(cè)量時(shí)，汽缸前后左右側(cè)膨脹位移值不一致有偏差。綜合以上這些振動(dòng)故障的顯現(xiàn)特征，可以判斷汽輪機(jī)組高壓缸的振動(dòng)故障問(wèn)題主要在于高壓缸前后軸承及電機(jī)或者齒輪箱低速軸部分。

對(duì)汽輪機(jī)組運(yùn)行中存在的振動(dòng)異常情況進(jìn)行及時(shí)的記錄和分析，不僅能夠及時(shí)找到解決異常問(wèn)題的措施，還能夠積累判斷異常情況的經(jīng)驗(yàn)，更好的保障電力企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行安全。

（三）振動(dòng)缺陷的處理措施

針對(duì)汽輪機(jī)高壓缸存在的振動(dòng)缺陷問(wèn)題，在對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)，要想保證處理的效果，最主要的就是依據(jù)振動(dòng)故障產(chǎn)生的不同原因，對(duì)發(fā)生異常的部位進(jìn)行及時(shí)的檢查和修復(fù)工作。在對(duì)汽輪機(jī)高壓缸的振動(dòng)缺陷進(jìn)行處理之前，首先要明確高壓振動(dòng)產(chǎn)生的主要原理：汽封徑向間隙內(nèi)汽流有較大的周向速度、轉(zhuǎn)子與汽封存在不均勻徑向間隙、軸承穩(wěn)定性不足都是可能導(dǎo)致高壓振動(dòng)的主要機(jī)理。

針對(duì)高壓振動(dòng)問(wèn)題，可以采取的處理措施主要包括以下幾種。第一種主要是將高壓的前軸封前兩列汽封圈更換為防旋汽封，用以達(dá)到降低汽封內(nèi)汽流的軸向速度點(diǎn)目的;第二對(duì)汽輪機(jī)高壓缸部分的通流徑向間隙進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在補(bǔ)償汽缸中心變化值的同時(shí)，也能夠消除汽輪機(jī)高壓部分轉(zhuǎn)子與汽封的不均勻徑向間隙問(wèn)題。但這種處理方法也存在一定的問(wèn)題，那就是會(huì)增加漏氣量和機(jī)組的熱耗，徑向間隙的調(diào)整要綜合考慮;第三種則主要是通過(guò)應(yīng)用進(jìn)口軸承的優(yōu)化方案、使用穩(wěn)定性更好的軸承;第四擇機(jī)進(jìn)行開缸處理，調(diào)整汽封通流間隙，加裝旋轉(zhuǎn)汽封等措施;第五對(duì)高壓缸進(jìn)汽管道進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，調(diào)整進(jìn)汽管道支吊架，減少進(jìn)汽管道熱膨脹對(duì)汽缸的不均勻推力。

針對(duì)齒輪箱低速軸振問(wèn)題，在對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)，首先要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的浮動(dòng)油檔以及油檔間隙進(jìn)行仔細(xì)的檢查，盡量消除碰磨給汽輪機(jī)組造成的影響。其次，加強(qiáng)對(duì)低壓缸滑銷系統(tǒng)的檢修工作，保證系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)能夠滿足實(shí)際的設(shè)計(jì)和運(yùn)行要求。第三，在齒輪箱運(yùn)行中，為了達(dá)到減少低壓排汽端產(chǎn)生的軸振問(wèn)題的目的，不僅可以采用運(yùn)行磨合動(dòng)靜間隙的目的來(lái)消除摩擦振動(dòng)，還可以通過(guò)減少中壓進(jìn)汽的溫度參數(shù)，來(lái)對(duì)振動(dòng)幅度和頻率進(jìn)行控制，并多次小量的進(jìn)行磨合，盡量避免再次出現(xiàn)汽輪機(jī)組跳機(jī)的情況。

通過(guò)以上幾種措施大的處理，汽機(jī)高壓缸振動(dòng)大的問(wèn)題已消除，投入運(yùn)行后在高低負(fù)荷及各工況下運(yùn)行高壓缸、減速器高速軸、減速器低速軸振動(dòng)都在允許范圍內(nèi)，在沒(méi)有發(fā)生因高壓缸振動(dòng)大跳機(jī)問(wèn)題。

結(jié)論：綜上所述，處理好汽輪機(jī)高壓缸的振動(dòng)缺陷，能夠?qū)ΡＵ掀啓C(jī)的正常運(yùn)行起到重要的作用。越來(lái)越高的電力資源市場(chǎng)需求，需要發(fā)電廠以及電力企業(yè)保障安全生產(chǎn)，提高自身的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，才能夠更好的促進(jìn)電力資源的供應(yīng)和電網(wǎng)的運(yùn)行。針對(duì)汽輪機(jī)高壓缸存在的振動(dòng)故障問(wèn)題，不僅要及時(shí)采取有針對(duì)性的措施來(lái)解決，還要做好安全運(yùn)行的保障和監(jiān)督工作。

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