電廠汽機摩擦振動故障分析與診斷

尚李超

摘要：汽輪機的靜動摩擦是引起摩擦振動的常見原因，摩擦振動故障的準確診斷及檢測對提高汽輪機的安全性能具有重要意義。當前，在摩擦誤差診斷中，主要根據振動、頻譜、波形或軸軌變化來分析振動特性?；诖?，本文詳細探討了電廠汽機摩擦振動故障分析與診斷。

關鍵詞：電廠汽機;摩擦振動;原因;診斷

汽輪機作為電廠發電系統中的重要設備，其運行效率直接影響電廠的發電效果。然而，在汽輪機運行中，受各種管道因素的影響，易產生摩擦振動故障，嚴重影響整個系統的運行，給電廠造成巨大的經濟損失。針對這一問題，電廠技術人員需高度重視，做好汽輪機的日常維護檢修工作，掌握常見的一些振動故障解決方法，以便在出現故障時能及時解決處理，確保汽輪機安全穩定運行。

一、電廠汽機摩擦原因

動靜態摩擦問題通常會導致汽輪機其他部件發生故障，如轉子彎曲，從而加劇塊體振動惡化，導致大軸完全彎曲或塊體破裂。摩擦振動故障主要原因為：

1、轉軸振動過大。當旋轉軸振幅超過動、靜態振動偏差時，摩擦振動可能受到損壞。

2、動靜間隙不足。設計空間值、安裝空間過小，或間隔調整不滿足安裝維護等要求，導致摩擦振動故障。

3、缸體跑偏、彎曲、變形。若上、下輥溫差大，預熱時間不足，輥可能變形甚至彎曲變形，這也是摩擦振動失效的一個主要原因。

4、轉子和軸承的不對稱。旋轉部件的變形及位移，轉子和軸承中心的不對稱導致整個轉子在最外側傾斜。若出現以下情況，摩擦故障可能會在短時間內迅速增加：①摩擦錯誤;②摩擦失效類型故障：振幅連續變化，波動無明顯規律。

二、汽機摩擦振動故障帶來的危害

汽輪機運行中的摩擦振動故障主要是由于平衡位置的偏離，導致動能和位能的轉換。一般來說，若汽輪機輕微振動且不超過某一振幅，則不會影響其正常運行，因此不會造成危害事件。一旦振幅增大，將直接危及汽輪機系統，導致系統故障，降低汽輪機的工作效率。汽輪機振動故障的原因很多，包括軸承磨損、發電機轉子水路堵塞、軸系中心變化等。這些故障屬于異常振動，若不及時處理，將導致汽輪機組部件松動，造成機組內動部件與靜態零件摩擦，最終造成汽輪機振動故障。該故障將加速機器的老化過程，縮短機器的使用壽命。由于汽輪機振動故障種類較多，電廠技術人員在安裝及使用中需做好檢查和試驗工作，確保振動幅值控制在合理范圍內。當前，我國已頒布了一系列汽輪機運行標準，其中明確規定運行時的振幅應控制在0.05mm以內。

三、電廠汽機摩擦振動故障防范措施

1、建立神經網絡診斷系統。為了準確查找汽輪機摩擦振動的原因，相關專家學者需建立完善的汽輪機振動診斷系統，為及時發現振動問題提供準確依據。在新時代背景下，科技的不斷進步為神經網絡診斷系統的構建打下了良好的基礎，利用數字仿真技術模擬人腦神經，可建立一個符合人腦信息處理邏輯的系統流程。為實現汽輪機摩擦診斷的目的，需在汽輪機的每個振動點上安裝接收、卸載和吸收紅色采集裝置，以便采集汽輪機運行信號，并將采集到的信號存儲在相關文件中。在此基礎上，對采集到的信號進行去噪處理，提取并存儲信號中的小波能量。這樣就可對汽輪機的故障特征進行測試診斷，以找出汽輪機摩擦振動的主要原因，有利于技術人員采取有針對性的維修調整措施，從而提高汽輪機故障處理效率及質量，促進汽輪機的安全運行。

2、避免油膜不穩定。在汽輪機的設計工程中，必須適當提高系統阻尼及軸系的穩定效果。在生產過程中，必須嚴格按工藝技術操作，做好控制檢查工作，以免受到各種客觀因素的影響，降低汽輪機軸系的穩定性，這樣能從根本上降低汽輪機摩擦振動的發生率，有利于提高汽輪機工作水平。在此基礎上，電廠還應重視汽輪機軸承的日常維護管理，汽輪機在長期運行中不可避免地會出現各種故障問題，通過日常維護，可有效避免油膜不穩定的問題。為滿足這一需求，設計人員在汽輪機設計中需遵循安全運行原則，適當增加汽輪機的對比壓及負載，同時減小軸承寬度。在此基礎上，應相應提高油溫，增加軸承系數，同時降低潤滑油的附著力。這種方法雖能有效避免汽輪機的摩擦振動故障，但也會降低油膜厚度，若汽輪機長期在高溫下運行，油質會老化。因此，設計人員需高度重視。

3、避免氣流震蕩。汽輪機在運行中產生的氣流振動頻率高于其它振動頻率，針對氣流振動問題，有必要對設計進行改進。設計人員可利用反渦流技術干擾流體向汽輪機的軸向運行，以強化流體轉速。同時，軸承軸徑偏心度也可適當增大，可有效降低軸承振幅。此外，設計人員還可通過改變軸承形狀來打亂軸向旋流，從而減小軸承切向力，保證汽輪機運行期間轉子始終高速穩定運行，減少摩擦振動故障的發生。

4、合理調整均壓箱壓力。汽輪機啟動后，若壓力過高，將增加汽輪機的供氣量，這樣可能會出現汽封漏氣問題，若不及時處理，蒸汽將隨著運行逐漸進入汽輪機系統中，導致摩擦振動故障。為避免這一問題，需合理調整均壓箱壓力。正常情況下，汽輪機均壓箱壓力值需控制在0.05MPa左右，只有滿足這一要求，均壓箱才能充分發揮其作用功能，有效阻隔現有系統及蒸汽，從而減少汽輪機摩擦振動故障的發生率。

5、合理控制汽輪機的運行。在電廠汽輪機運行期間，雖然負壓樁可通過主油箱控制，但為了避免油霧，技術人員需在汽輪機運行期間使用主油泵切斷油。在此基礎上，通過主油箱向軸承箱提供負壓，促進污染物進入汽輪機油系統中。采用這種操作方式時，主油箱的負壓需控制在486Pa左右。此外，電廠技術人員在日常維護管理工作中還應注意檢查主油箱、油凈化裝置、軸承箱等部件，并測試油箱的密封性，若密封性不合格，需使用硅膠進行密封，選用的硅膠必須保證良好的耐油性，以避免汽輪機運行時雜質或水分進入油箱而引起摩擦振動故障。

6、檢查轉子熱彎曲故障。電廠汽輪機在運行中，轉子需在蒸汽區長時間工作，這也使轉子在熱作用下產生熱彎曲故障，導致汽輪機摩擦振動。針對這些故障，設計人員在汽輪機設計時需選擇耐高溫性強、耐腐蝕性好的材料作為轉子材料。當汽輪機運行時出現轉子熱彎曲故障時，技術人員應及時停止汽輪機運行，將故障轉子拆除并更換新轉子，以解決故障問題，保證汽輪機穩定運行。

7、對其他問題的防范措施。除上述問題外，膨脹不均也是電廠汽輪機摩擦失效的主要原因，膨脹不均的原因是汽輪機在受熱與加熱時受阻。為解決這一問題，技術人員需在汽輪機使用前進行全面檢查，及時消除各種隱患，疏通所有管道，并在疏水中對管道設施及汽輪機機體進行徹底清理。此外，在汽輪機運行中，再熱壓力與金屬汽缸之間的應力不均勻時，要求技術人員及時檢查故障。

總之，在電廠汽輪機運行中，受各種因素影響，經常會出現靜動態部件間的摩擦問題。機器的各種故障易導致機器子系統不穩定，輕則可能導致機組振動，重則導致轉軸嚴重彎曲或損壞。為避免這些問題的發生，有必要對汽輪機摩擦振動故障原因進行詳細分析診斷，并采取有針對性的措施加以解決，以促進電廠汽輪機的穩定運行。

參考文獻

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