唐昊

(阜新金山煤矸石熱電有限公司  遼寧省單新市  123000)

摘要：為了保障城市經(jīng)濟的發(fā)展與居民用電的穩(wěn)定，加強汽輪機組日常保養(yǎng)與堆護，保障城市供電已經(jīng)成為了火力發(fā)電廠維護部門的重要任務(wù)。文章就汽輪機異常振動的原因進行了分析與故障的排除，在振動測方面應(yīng)做的工作進行了簡要的論述。

關(guān)鍵詞：汽輪機;異常振動;故障排除;抓動監(jiān)測;汽流激振現(xiàn)象

前言

對轉(zhuǎn)動機械來說，微小的振動是不可避免的，振動幅度不超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的屬于正常振動。這里所說的振動，系指機組轉(zhuǎn)動中振幅比原有水平增大，特別是增大到超過允許標(biāo)準(zhǔn)的振動，也就是異常振動。任何一種異常振動都潛伏著設(shè)備損壞的危險。比如軸系質(zhì)量失去平衡(掉葉片、大軸彎曲、軸系中心變化、發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水路局部堵塞等)、動靜磨擦、膨脹受阻、軸承磨損或軸承座松動，以及電磁力不平衡等等都會表面在振動增大，甚至強烈振動。而強烈振又會導(dǎo)致機組其他零部件松動甚至損壞，加劇動靜部分摩擦，形成惡性循環(huán)，加剖設(shè)備損壞程度。異常振動是汽輪發(fā)電機運轉(zhuǎn)中缺陷，隱患的綜合反映，是發(fā)生故障的信號。因此，新安裝或檢修后的機組，必須經(jīng)過試運行，測試各軸承振動及各軸承處軸振在合格標(biāo)準(zhǔn)以下，方可將機組投入運行。振動超標(biāo)的則必須查找原因，采取措施將振動降到合格范圍內(nèi)，才能移交生產(chǎn)或投入正常運行。

1.機組異常振動原因

汽輪機組擔(dān)負著火力發(fā)電企業(yè)發(fā)電任務(wù)的重點。由于其運行時間長。關(guān)鍵部位長期磨損等原因，汽輪機組故障時常出現(xiàn)，這嚴(yán)重影響了發(fā)電機組的正常運行。汽輪機組異常振動是汽輪機常見故障中較為復(fù)雜的一種故障由于機組的振動往往受多方面的影響，只要跟機本體有關(guān)的任何一個設(shè)備或介質(zhì)都會是機組振動的原因，比如進汽參數(shù)、疏水、油溫、油質(zhì)等。因此，針對汽輪機異常震動原因的分析就顯得尤為重要，只有查明原因才能對癥維修。針對導(dǎo)致汽輪機異常振動的各個原因分析是維修汽輪機異常振動的關(guān)鍵。

2汽輪機組常見異常震動的分析與排除

引起汽輪機組異常振動的主要原因有以下幾個方面，汽流激振轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動等。

2.1汽流激振現(xiàn)象與故障排除

汽流激振有兩個主要特征：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量;二是振動的增大受運行參數(shù)的影響明顯，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性，如負荷。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來流沖擊就會發(fā)生汽流激振;對于大型機組，由于末級較長，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象;軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。針對輪機組汽流激振的特征，其故障分析要通過長時間的記錄每次機組動的數(shù)據(jù)，連同機組滿負荷時的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀察曲線的變化趨勢和范圍。通過改變升降負荷速率，從5T/h到50T/h的給水量逐一變化的過程，觀察曲線變化情況。通過改變汽輪機不同負荷時高壓調(diào)速汽門重調(diào)特性，消除氣流激振。簡單的說就是確定機組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負荷變化率和避開產(chǎn)生汽流激振的負荷范圍的方式來避免汽流激振的產(chǎn)生。

2.2轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機組異常振動特征、原因及排除

轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機組冷態(tài)啟機定速后帶負荷階段，此時轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動增大，同時可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機組異常振動。轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機理相同，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都會產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會使兩端產(chǎn)生錐形運動，因而在軸向還會產(chǎn)生較大的工頻振動。另外，轉(zhuǎn)軸彎曲時，由于彎曲產(chǎn)生的彈力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會有所抵消，轉(zhuǎn)軸的振幅在某個轉(zhuǎn)速下會有所減小，即在某個轉(zhuǎn)速上，轉(zhuǎn)軸的振幅會產(chǎn)生一個凹谷，這點與不平衡轉(zhuǎn)子動力特性有所不同。當(dāng)彎曲的作用小于不衡量時，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下;當(dāng)彎曲作用大于不平衡量時，振幅的減少就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。針對轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機組異常振動。沒有了振動力的產(chǎn)生機組也就不會出現(xiàn)異常振動。

2.3摩擦振動的特征、原因與排除

摩擦振動的特征：一是由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動信號的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時波形存在削頂+現(xiàn)象。二是發(fā)生摩擦?xí)r，振動的幅值和相位都具有波動特性，波動持續(xù)時間可能比較長。摩擦嚴(yán)重時，幅值和相位不再波動，振幅會急劇增大。三是降速過臨界時的振動一般較正常升速時大，停機后轉(zhuǎn)子靜止時，測量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動的機理：對汽輪機轉(zhuǎn)子來講，摩擦可以產(chǎn)生抖動、渦動等現(xiàn)象，但實際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。動靜摩擦?xí)r圓周上各點的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側(cè)溫度高于輕摩擦側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，產(chǎn)生一個新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上引起振動。

3如何查找汽輪機的異常震動

生產(chǎn)中經(jīng)常遇到瓦蓋振、軸振的異常變化，引起振動異常的原因很多。根據(jù)振動產(chǎn)生的集中原因，在查找振動主要來源時要注意下面幾個要素：振動的頻率是1X,2X等。振動的相位是否有變化及相鄰軸承相位的關(guān)系。振動的穩(wěn)定性如何(指隨轉(zhuǎn)速、負荷、溫度、勵磁電流、時間、等的變化是否變化)。例如汽輪機轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡會有下列現(xiàn)象：升速時振動與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，轉(zhuǎn)速高振動大。特別過臨界時振動比以往大得多。振動的頻率主要是1X。振動的相位般不變化及相鄰軸承相位出現(xiàn)同或反相，振動的穩(wěn)定性好(在振動沒有引起磨擦的情況下)，且重復(fù)性好，根據(jù)振動特征與日常檢測維修記錄多方面分析，找出故障原因最終排除。另外對于一些原本設(shè)計上有通病的機組，要做好心理準(zhǔn)備并牢記其故障點，一旦出現(xiàn)情況首先要檢查設(shè)計缺陷部件。

4.在振動監(jiān)測方面應(yīng)做好的工作

目前200MW及以上的機組大都裝設(shè)了軸系監(jiān)控裝置，對振動實施在線監(jiān)控，給振動監(jiān)測工作創(chuàng)造了良好的條件。其他中小型機組有的雖裝有振動監(jiān)測表，但準(zhǔn)確度較差，要靠攜帶型振動表定期測試核對，有的機組僅靠推帶振動表定期測試記錄。對中小型機組的振動監(jiān)測工作，一般都比較薄弱，不能堅持定期(每周、每10天等)測試或測試記錄不全不完整等等，不利于有關(guān)振動規(guī)定的認真執(zhí)行。因此電廠應(yīng)明確規(guī)定測試振動的周期，給汽機車間專業(yè)人員和運行現(xiàn)場配備較高精密度的振動表，并建立專業(yè)人員保存的和運行現(xiàn)場保存的振動測試登記簿，按規(guī)定周期測試并將測試結(jié)果記入登記簿。測試中發(fā)現(xiàn)振動比上次測試結(jié)果增大時，專業(yè)人員應(yīng)及時向領(lǐng)導(dǎo)匯報，并分析振動增大原因，研究采取措施，必要時增加振動測試次數(shù)，以監(jiān)測是否繼續(xù)增大。運行中如發(fā)現(xiàn)機組振動異常時，應(yīng)立即使用現(xiàn)場保管的振動表進行測試，如振動比上次測試結(jié)果增加了0.05mm時，應(yīng)立即打閘停機。如振動增加雖未達到0.05mm，但振動異常時聽到機組有響聲(如掉葉片等)，或機內(nèi)聲音異常時，也應(yīng)停機進行檢查。對一般的振動增大，也應(yīng)向車間匯報，以便組織分析原因，采取措施。

5結(jié)論

總之，機組振動測試結(jié)果是研究分析機組運行狀況的重要技術(shù)依據(jù)。多年來，不少機組因振動大而拖延了投產(chǎn)期和檢修期。對生產(chǎn)運行來說，接收了振動符合標(biāo)準(zhǔn)的機組以后，還必須加強振動監(jiān)督，對振動監(jiān)測做到制度化、經(jīng)常化，必須在機組振動突然增大達到規(guī)程規(guī)定值時，及時果斷地將機組停運，防止擴大損壞或?qū)φ駝与m然增大，但尚未達到規(guī)程規(guī)定緊急停機數(shù)值的異常現(xiàn)象。及時對比分析，查找原因，并采取措施防止設(shè)備損壞事故的發(fā)生。

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