電廠汽機摩擦振動故障分析與診斷

曹帥帥 趙程

摘要：在汽輪機啟動過程中，運行參數(shù)和部件狀態(tài)極不穩(wěn)定，汽輪機摩擦振動往往過大，靜態(tài)和動態(tài)摩擦過大以及剛度減小是兩種常見的汽輪機失效原因。根據(jù)工廠汽輪機兩次啟動時軸承和摩擦振動過大的問題，通過分析同一情況下機組啟動的振動數(shù)據(jù)，診斷出發(fā)生故障的原因，為汽輪機發(fā)生摩擦振動故障提供建議和指南。

關(guān)鍵詞：電廠;汽機;摩擦振動;故障;分析診斷

電廠汽輪機在運行過程中，受各種因素影響，時常存在靜止與動態(tài)部件相互摩擦的問題，機器發(fā)生各種故障，容易導(dǎo)致機器子系統(tǒng)失穩(wěn)，輕則導(dǎo)致機組產(chǎn)生振動現(xiàn)象，重則造成轉(zhuǎn)軸嚴重彎曲或損毀。為避免這些問題，需要對汽機摩擦振動故障原因進行詳細分析和診斷，并針對性采取措施解決，從而促進電廠汽機穩(wěn)定運行

1 摩擦原因

動態(tài)和靜態(tài)摩擦問題通常會導(dǎo)致汽輪機其他部件失效問題，例如：導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲，它會加劇塊體振動的惡化，導(dǎo)致大軸完全彎曲或塊體破裂。導(dǎo)致摩擦振動故障的主要原因如下：

1.1 轉(zhuǎn)軸振動過大

當旋轉(zhuǎn)軸的振幅超過振動動態(tài)和靜態(tài)偏差時，摩擦振動可能就會發(fā)生損壞。

1.2 動靜間隙不足

設(shè)計空間值太小，安裝空間太小，或間隔調(diào)整不符合安裝和維護等要求，導(dǎo)致摩擦振動發(fā)生故障。

1.3 缸體跑偏、彎曲和變形

如果上輥和下輥之間的溫差大并且預(yù)熱時間不足，則輥可能變形甚至彎曲變形，這也是造成摩擦振動發(fā)生故障的一個很大原因。

1.4 轉(zhuǎn)子和軸承的不對稱

旋轉(zhuǎn)部件的變形和位移，轉(zhuǎn)子和軸承中心不對稱，在最外側(cè)導(dǎo)致整個轉(zhuǎn)子傾斜，如果發(fā)生下面情況可能會導(dǎo)致摩擦性故障在短時間內(nèi)迅速增加：①摩擦誤差。②摩擦失效類型的故障：振幅連續(xù)變化，波動沒有明顯的規(guī)律。

2 電廠汽機摩擦振動故障防范措施

2.1 構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)

為了能夠精準找到汽輪機摩擦振動原因，相關(guān)專家和學(xué)者需要構(gòu)建完善、健全的汽輪機振動診斷系統(tǒng)，為及時發(fā)現(xiàn)振動問題提供準確依據(jù)。新時期背景下，科學(xué)技術(shù)不斷進步，為構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)奠定了良好基礎(chǔ)，采用數(shù)字化模擬技術(shù)模擬人腦神經(jīng)，能夠構(gòu)建出與人腦信息處理邏輯一致的系統(tǒng)流程。為了達到汽輪機摩擦診斷目標，需要轉(zhuǎn)接和學(xué)者在汽輪機各振動點安裝接卸想和吸納紅采集裝置，以此來采集汽輪機運行信號，并將采集的信號儲存到先關(guān)文件中。在此基礎(chǔ)上，采用信號降噪方式對采集信號進行處理，提取信號中的小波能量并儲存。如此則能夠測試和診斷汽輪機故障特征，從而找到引發(fā)汽輪機摩擦振動的主要原因，有利于技術(shù)人員采取針對性措施進行維修和調(diào)整，從而提高汽輪機故障處理的效率和質(zhì)量，促進汽輪機安全運行。

2.2 避免油膜失穩(wěn)

汽輪機在設(shè)計工程中需要適當提高系統(tǒng)阻尼和軸系的穩(wěn)定效果，在生產(chǎn)過程中應(yīng)嚴格按照工藝技術(shù)操作，并做好控制檢查工作，避免受各種客觀因素影響降低汽輪機軸系穩(wěn)定性，如此可以從根源上降低汽輪機摩擦振動發(fā)生率，有利于提高其工作水平。在此基礎(chǔ)上，電廠還應(yīng)重視汽輪機軸承日常維護管理工作，汽輪機在長時間運行過程中，不可避免會產(chǎn)生各種故障問題，通過日常維護，能夠有效避免油膜失穩(wěn)問題。為滿足這一需求，需要設(shè)計人員在汽輪機設(shè)計過程中遵循安全運行原則，適當增加汽輪機對比壓和負載，同時縮小軸承的寬度。在此基礎(chǔ)上，還要相應(yīng)提高油溫，增加承載系數(shù)，同時降低潤滑油粘結(jié)度。這種方式雖然能夠有效避免汽輪機產(chǎn)生摩擦振動故障，但也會縮小油膜厚度，如果汽輪機長期在高溫狀態(tài)下運行，會導(dǎo)致油質(zhì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象。所以需要設(shè)計人員引起高度重視。

2.3 避免氣流震蕩

汽輪機在運行過程中產(chǎn)生的氣流振動相對于其他振動而言頻率更高，針對氣流振動問題，需要從設(shè)計方面入手進行改進。設(shè)計人員可以采用反旋渦技術(shù)干擾流體向汽輪機軸向運行，以此來強化流體轉(zhuǎn)速。與此同時，也可以適當加大軸承軸徑偏心率，這種方式可以有效減少軸承振動幅度。此外，設(shè)計人員還可以轉(zhuǎn)變軸承形狀，使軸向旋流被打亂，從而降低軸承的切向力，保證汽輪機在運行過程中轉(zhuǎn)子始終處于高速、穩(wěn)定運行狀態(tài)，同時減少摩擦振動故障產(chǎn)生。

2.4 合理調(diào)節(jié)均壓箱壓力

汽輪機啟動后，如果壓力過高，會增加汽輪機供氣量，如此則極大可能會發(fā)生汽封漏氣問題，如果不及時處理，蒸汽隨著運轉(zhuǎn)逐漸進入汽輪機有系統(tǒng)中，從而引發(fā)摩擦振動故障。為了避免這一問題，需要合理調(diào)節(jié)均壓箱壓力。通常情況下，汽輪機的均壓箱壓力值需要控制在0.05 MPa左右，只有滿足這一需求，均壓箱才能夠充分發(fā)揮自身作用和功能，有效阻隔有系統(tǒng)和蒸汽，從而降低汽輪機摩擦振動故障發(fā)生率。

2.5 合理控制汽輪機運轉(zhuǎn)操作

電廠汽輪機運行過程中，雖然可以通過主油箱控制負壓樁體，但是為了避免產(chǎn)生油霧，需要技術(shù)人員在汽輪機操作時利用主油泵斷油，在此基礎(chǔ)上，可以通過主油箱為軸承箱提供負壓，促進污染物進入汽輪機的油系統(tǒng)中。在采用這種操作方法時，需要將主油箱的負壓控制在486 Pa左右。此外，電廠技術(shù)人員還應(yīng)在日常維護管理工作中，重視檢查主油箱、油凈化裝置、各軸承箱等部位，并對油箱密封性進行檢測，如果密封性不合格，需要采用硅膠進行密封，選擇的硅膠必須要保證耐油性良好，從而避免汽輪機在運行過程中，有雜質(zhì)或水分進入油箱并引發(fā)摩擦振動故障。

2.6 排查轉(zhuǎn)子熱彎曲故障

電廠汽輪機在運行過程中，轉(zhuǎn)子需要在蒸汽區(qū)范圍內(nèi)長時間工作，這也使得轉(zhuǎn)子在熱作用下會產(chǎn)生熱彎曲故障，從而導(dǎo)致汽輪機出現(xiàn)摩擦振動問題。針對這類故障，設(shè)計人員需要在汽輪機設(shè)計過程中，選用耐高溫性能強、耐腐蝕性能好的材料作為轉(zhuǎn)子材料。如果汽輪機在運行中轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲故障，技術(shù)人員需要及時停止汽輪機作業(yè)，并將故障轉(zhuǎn)子取下，更換全新轉(zhuǎn)子，從而解決故障問題，保證汽輪機穩(wěn)定運行。

結(jié)束語：

綜上所述，汽輪機作為電廠發(fā)電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其運行效率能夠直接影響電廠發(fā)電效果。然而，在汽輪機運行過程中，受各種各管因素影響，容易產(chǎn)生摩擦振動故障，嚴重會導(dǎo)致整個系統(tǒng)停止運行，從而為電廠帶來巨大經(jīng)濟損失。針對這一問題，電廠技術(shù)人員需要給予高度重視，并做好汽輪機日常維護檢修工作，同時掌握一些常見振動故障解決措施，以備發(fā)生故障時能夠及時解決和處理。從而保證汽輪機安全、穩(wěn)定運行。

參考文獻

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