火電廠汽輪機(jī)振動故障排查分析

1、火電廠汽輪機(jī)振動故障排查分析王嘯神華陜西國華錦界能源有限責(zé)任公司（陜西省神木縣719319）摘要：汽輪輔助機(jī)作為火電廠運(yùn)行過程中的重要設(shè)備之一，對保障電廠運(yùn)行安全和質(zhì)量具有十分重要的作用。一旦汽輪機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)故障將會直接對電廠運(yùn)行系統(tǒng)造成一定的不利影響。經(jīng)過實(shí)踐分析可知，影響輔助機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的因素有很多，且這些不定因素的存在將會對汽輪機(jī)的正常運(yùn)行造成一定的干擾。本文將對幾種常見的汽輪機(jī)故障進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)提出相應(yīng)的解決措施，以供今后參考使用。關(guān)鍵詞：火電廠；汽輪機(jī)；振動故障；排查分析前言現(xiàn)階段，我國大部分火電廠中主要是以汽輪機(jī)發(fā)電這種形式為主。因此，汽輪機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定狀態(tài)對電廠安全而言具

2、有十分重要的影響。一旦電廠機(jī)組運(yùn)行過程中汽輪機(jī)出現(xiàn)故障，將會直接影響發(fā)電系統(tǒng)的正常工作，進(jìn)而影響人們的生產(chǎn)和生活。另外，電力系統(tǒng)對我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展等具有十分重要的影響，不穩(wěn)定故障因素的存在將會對社會各行各業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響，進(jìn)而影響社會經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。因此，火電廠應(yīng)當(dāng)加大重視力度，采取一定的措施切實(shí)保證汽輪輔助機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。一、淺析火電廠常見振動故障在火電廠發(fā)電系統(tǒng)中，汽輪機(jī)承擔(dān)著十分重要的工作任務(wù)，它主要是由以下幾個部分構(gòu)成的，即汽輪機(jī)葉柵、主軸、葉輪、噴嘴室、機(jī)座、蒸汽室、氣缸等部分。具體工作原理是在渦輪式機(jī)械裝置的作用下使水蒸氣的熱能向機(jī)械能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，進(jìn)而在這種機(jī)械能作用下為發(fā)電機(jī)的發(fā)電

3、作業(yè)提供能量支持。因此，火電廠汽輪機(jī)在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其穩(wěn)定性較高、單機(jī)功率較大，同時它的工作效率高和使用周期長。但是經(jīng)過相當(dāng)一段時間作業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)后，汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性也會隨之有所降低，有時也會發(fā)生一些故障，而技術(shù)人員在進(jìn)行故障維修的過程中，首先應(yīng)當(dāng)對振動異常故障進(jìn)行分析，進(jìn)而再根據(jù)分析結(jié)果制定相應(yīng)的維修方案。當(dāng)前技術(shù)水平條件下，汽輪機(jī)常見的振動故障主要有以下幾種。（一）油膜振蕩通常情況下，油膜振蕩多發(fā)生在發(fā)電機(jī)組啟動提速階段，而該振動故障產(chǎn)生的原因是軸承油膜上發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子在進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)子會受到一定的載荷作用，并對其運(yùn)行的穩(wěn)定性造成一定的破壞。在正常情況下，軸承油膜上的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子是

4、一直處于穩(wěn)定運(yùn)行的，且轉(zhuǎn)軸以軸線為中心進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，一旦其穩(wěn)定性遭到破壞，那么軸頸轉(zhuǎn)速也會隨之增加，這樣一來，會使得軸承和轉(zhuǎn)子之間的摩擦耗能增加，使得軸系臨界轉(zhuǎn)速減慢，油膜壓力增加，最終導(dǎo)致汽輪機(jī)油膜振蕩故障產(chǎn)生，并對整個發(fā)動機(jī)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性造成影響。（二）汽流激振一般情況下，汽輪機(jī)組中的高中壓轉(zhuǎn)子是發(fā)生汽流激振的主要部件。其原因是汽輪機(jī)內(nèi)流中的蒸汽會發(fā)生一定程度的膨脹，這樣一來，一方面會使高中壓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生切向力轉(zhuǎn)矩，另一方面還會產(chǎn)生一個從高壓端到低壓端的軸向力，在這兩種外力作用下高中壓轉(zhuǎn)子的葉片會在不均勻汽流的沖擊作用下使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生汽流激振這一故障。（三）轉(zhuǎn)子熱彎曲所謂的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子就是指汽

5、輪機(jī)組中能夠轉(zhuǎn)動的部分，同時轉(zhuǎn)子承擔(dān)著汽輪機(jī)能量轉(zhuǎn)化的重要任務(wù)，而轉(zhuǎn)子熱彎曲故障的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子本身工作溫度以及蒸汽的參數(shù)設(shè)定值有一定的聯(lián)系。目前，轉(zhuǎn)子熱彎曲故障多在汽輪機(jī)組冷態(tài)起機(jī)定速帶負(fù)荷運(yùn)行中發(fā)生，這是因?yàn)樵谶@種工作條件下，轉(zhuǎn)子工作溫度較高，同時葉片、葉輪和主軸在高速旋轉(zhuǎn)下，會受到較大的離心應(yīng)力，進(jìn)而容易發(fā)生彎曲形變，如果轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲故障后仍不采取措施，那么還將會導(dǎo)致摩擦振動等其他故障的產(chǎn)生，影響電廠發(fā)電機(jī)組運(yùn)行安全。（四）摩擦振動在長時間運(yùn)行狀態(tài)下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分如葉柵、葉輪主軸等會在外力和高溫條件等作用下產(chǎn)生一定的熱彎曲故障，進(jìn)而對轉(zhuǎn)動部分原來的穩(wěn)定狀態(tài)造成一定的破壞，最終產(chǎn)生摩擦振動

6、故障。在這種情況下，汽輪機(jī)振動信號仍保持在工頻狀態(tài)，但是在轉(zhuǎn)子以及其他因素的作用下會經(jīng)常發(fā)生分頻、倍頻以及高頻分量的現(xiàn)象，甚至有時還會有波形削頂這一異?，F(xiàn)象的發(fā)生。另外，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生摩擦振動故障情況下，其振動頻率和幅值存在波動的基本特征，一旦這種故障存在時間過長，那么將會導(dǎo)致渦動現(xiàn)象的發(fā)生。二、探討火電廠汽輪機(jī)振動故障排查維修措施火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行中一旦發(fā)生故障應(yīng)當(dāng)立即對發(fā)生故障的原因進(jìn)行分析，并根據(jù)分析所得的結(jié)果提出具有針對性的解決方案和維修措施，以切實(shí)保證汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，而針對以上常見的汽輪機(jī)振動故障，其故障排查和維修措施具體如下。（一）油膜振蕩排查措施分析通過以上對油膜振蕩發(fā)

7、生原理分析可知，如何提高軸承和轉(zhuǎn)子工作穩(wěn)定性和安全性是故障處理的關(guān)鍵，而為了達(dá)到這一目的必須要減小二者之間相互之間的摩擦作用，這可以通過使用壓力和濕度都是以潤滑油來實(shí)現(xiàn)，同時還應(yīng)當(dāng)較少潤滑動力的粘度值，以避免油膜承載力過大。在故障處理過程中切不可使?jié)櫥偷恼扯冗^大，以免影響油分布的均勻性，導(dǎo)致相互之間的摩擦力增加。另外，油膜振蕩故障還可以從減小軸瓦頂部間隙、增加上軸瓦軸承合金寬度、縮減軸頸和軸瓦接觸角等多種方式來進(jìn)行解決。（二）汽流激振排查措施分析通過對氣流激振故障產(chǎn)生原理分析可知，在進(jìn)行該故障排查解決的過程中，首先應(yīng)當(dāng)對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定平衡狀態(tài)進(jìn)行檢查分析，查看轉(zhuǎn)子質(zhì)量心是否和旋轉(zhuǎn)中心處于相

8、同的運(yùn)行狀態(tài)。另外，電廠技術(shù)人員在平常檢查過程中應(yīng)當(dāng)對汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子的振動運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的記錄，并與機(jī)組滿負(fù)荷狀態(tài)下的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，制定轉(zhuǎn)子的振動曲線圖，通過對曲線的觀察和分析，可以判定轉(zhuǎn)子運(yùn)行的狀態(tài)。（三）轉(zhuǎn)子熱彎曲故障排查措施由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子工作區(qū)域在蒸汽區(qū)，因此熱彎曲故障的發(fā)生較為常見，因此設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)使用耐腐蝕性強(qiáng)、耐高溫的材料作為機(jī)組轉(zhuǎn)子的制作材料。另外，如果汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生了熱彎曲故障，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)立即將故障轉(zhuǎn)子取下進(jìn)行更換，以徹底解決機(jī)組振動故障問題。（四）摩擦振動故障排查措施分析通常情況下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行的環(huán)境比較復(fù)雜，它在運(yùn)行過程中不僅會受到高速旋轉(zhuǎn)和汽

9、流沖擊作用力，同時高溫、潮濕以及高壓的工作環(huán)境會對轉(zhuǎn)子造成一定的破壞，影響機(jī)組轉(zhuǎn)子的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，火電廠應(yīng)當(dāng)對轉(zhuǎn)子日常的保養(yǎng)和檢查工作給予高度的重視，一旦檢查過程中發(fā)現(xiàn)故障，維修技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)立即采取解決措施，對產(chǎn)生摩擦振動的部件進(jìn)行必要維修，而如果機(jī)組部件維修價值不高應(yīng)當(dāng)進(jìn)行更換，以消除摩擦振動對汽輪機(jī)運(yùn)行造成的不利影響。三、結(jié)論綜上所述，汽輪機(jī)作為火電廠發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，對電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的影響作用。但是汽輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性會受到諸多因素的影響，尤其是振動故障問題的發(fā)生將會嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，進(jìn)而對電廠安全運(yùn)行也造成一定的影響。因此，火電廠應(yīng)當(dāng)對汽輪機(jī)振動故障排查工作的進(jìn)行給予高度的重視，特別是對一些常見的振動故障應(yīng)當(dāng)進(jìn)行詳細(xì)的分析，并制定針對性較強(qiáng)的解決措施，為電廠發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定安全的運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障。參考文獻(xiàn)：1殷富倫.淺談火電廠汽輪機(jī)異常振動原因及處理措施J.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（27）2陳可露.火電廠汽輪機(jī)異常振動原因及解決對策分析J.