火電廠汽輪機異常振動的分析及解決措施

1、<p>　　火電廠汽輪機異常振動的分析及解決措施</p><p>　　摘要：汽輪機作為發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，其運行狀態(tài)影響著整個發(fā)電系統(tǒng)。然而，汽輪機異常振動故障一直是電廠運行工作中的難以避免的問題，如何有效預(yù)防及解決這一故障顯得極為重要。本文主要分析了汽輪機異常振動故障產(chǎn)生的原因，并提出了問題解決措施及建議。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：汽輪機異常振動分析解決措施 <

2、/p><p>　　中圖分類號：TK269 文獻標識碼： A </p><p>　　我國經(jīng)濟的快速發(fā)展對我國電力供應(yīng)提出了更高的要求。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)與維護，保障城市供電已經(jīng)成為了火力發(fā)電廠運行、維護部門的重要任務(wù)。汽輪機由于運行時間長，過程中關(guān)鍵部位長期磨損、轉(zhuǎn)子熱變形、汽流激振，等原因都會導(dǎo)致機組異常振動。異常振動故障，導(dǎo)致軸承座松動，以及汽輪機基

3、礎(chǔ)、汽機房設(shè)備、建筑物的共振損壞等嚴重影響了發(fā)電機組正常運行。因此，分析找出導(dǎo)致汽輪機異常振動的原因并制定出相應(yīng)解決方案是保證汽輪發(fā)電機組安全生產(chǎn)運行的根本。 </p><p>　　一、汽輪機異常振動的檢測方法 </p><p>　　汽輪機在運行中，由于內(nèi)部環(huán)境處于高壓、高溫、高速的條件下，這給汽輪機的運轉(zhuǎn)情況的檢測帶來了困難。目前使用的汽輪機檢測方法可以大致分為接觸式和非接觸式兩種。這兩

4、種檢測方法的監(jiān)測裝置工作原理是相仿的，都是由傳感器、導(dǎo)線、處理系統(tǒng)組成。操作人員只需要按照規(guī)范來獲取數(shù)據(jù)，然后應(yīng)用處理系統(tǒng)自帶軟件進行處理從而得到汽輪機的運轉(zhuǎn)結(jié)果。 </p><p>　　接觸式檢測方法就是采用接觸式傳感器，將汽輪機的位移、速度、加速度等運動信息轉(zhuǎn)化成電信號，然后再將電信號可視化的檢測方式。接觸式所需要的設(shè)備比較簡單，操作相對容易。常用的接觸式檢測方法是用應(yīng)變片作為傳感器的核心部分，并且貼于所需檢

5、測的部位。隨著汽輪機的運轉(zhuǎn)，應(yīng)變片就會感受到相應(yīng)的應(yīng)力。一旦出現(xiàn)異常振動，應(yīng)變片的應(yīng)力就會出現(xiàn)異常，進而可以檢測出汽輪機的工作狀況。雖然方法簡單，但是接觸式的檢測方法要求傳感器反應(yīng)靈敏，這就對傳感器的靈敏度以及安裝提出了挑戰(zhàn)。另一方面，由于是接觸式的檢測，與汽輪機的接觸必然在一定程度上影響到汽輪機的工作。而且，在同一時間內(nèi)由于傳感器安裝位置和導(dǎo)線的限制，在同一時間內(nèi)只能測量有限數(shù)量的汽輪機葉片。一般而言接觸式的檢測的材料都是比較敏感的材

6、料，這樣才能提高監(jiān)測的精度。但是，由于汽輪機工作會產(chǎn)生很高的溫度，在很大程度上可能會影響傳感器的工作。并且接觸式的檢測裝置由于受到貼片、導(dǎo)線粘貼牢固程度等客觀因素的制約很難長時間工作。 </p><p>　　相比之下非接觸式的檢測裝置在目前來看必將擁有更廣闊的應(yīng)用前景。與接觸式檢測不同，非接觸式監(jiān)測裝置的檢測范圍廣，反應(yīng)迅速，不受環(huán)境影響。它可以通過光和聲音等方法，以非接觸式的方式來獲得汽輪機的運行參數(shù)，通過相關(guān)

7、的數(shù)據(jù)傳輸，最后這些參數(shù)經(jīng)過系統(tǒng)處理形成可以利用的有效信息。常見的非接觸式方法主要應(yīng)用多普勒效應(yīng)，利用聲波進行探測、還有利用電磁頻率調(diào)制法進行檢測的。在條件允許，也有高精度的要求的情況下，可以利用光導(dǎo)纖維的高速光電傳感器的檢測方式進行檢測。檢測的具體操作方法要根據(jù)設(shè)備和現(xiàn)場情況而定。 </p><p>　　二、火電廠汽輪機常見異常振動的分析及解決措施 </p><p><b>　

8、　1、油膜震蕩 </b></p><p>　　（1）產(chǎn)生的原因分析 </p><p>　　油膜自激震蕩是由于汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子在軸承油膜上高速旋轉(zhuǎn)時，喪失穩(wěn)定性的結(jié)果。穩(wěn)定時，轉(zhuǎn)軸是圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的。當(dāng)失穩(wěn)后。一方面轉(zhuǎn)軸圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)，另一方面該軸線本身還圍繞平衡點渦動。軸線的渦動頻率總保持大約等于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的一半，故又稱半速渦動。當(dāng)半速渦動的渦動速度同轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速相重合時，半速渦動

9、被共振放大，就表現(xiàn)為激烈的振動。油膜振動具有下列特征： </p><p>　?、?油膜震蕩一經(jīng)發(fā)生，振幅便很快的增加，使機組產(chǎn)生激烈振動。這種振動隨著轉(zhuǎn)速的升高，振幅并不減小。失穩(wěn)而半速渦動可能較早。而油膜震蕩則總是在2倍于第一臨界轉(zhuǎn)速之后出現(xiàn)。 </p><p>　?、?油膜震蕩時，振動的主頻率約等于發(fā)電機的一階臨界轉(zhuǎn)速，且不隨轉(zhuǎn)速升高而改變。 </p><p>

10、　?、?發(fā)生油膜震蕩時，振幅將不只是于轉(zhuǎn)速一致的工頻振動，而且還有低頻分量。 </p><p>　?、?發(fā)生油膜震蕩的軸承，頂軸油壓也發(fā)生劇烈擺動，軸承內(nèi)有明顯的金屬撞擊聲。 </p><p>　　⑤ 油膜震蕩嚴重時，仔細觀察可以看到主軸的外露部分在顫動。 </p><p>　?。?）故障解決措施 </p><p>　　在機組出現(xiàn)油膜震蕩時，

11、可采用以下解決措施： </p><p>　?、?增加軸瓦比壓。 </p><p>　　② 減小軸瓦頂部間隙或增大上軸瓦軸承合金的寬度。 </p><p>　?、?減小軸頸與軸瓦的接觸角，通?？蓽p小5°～10°。 </p><p>　　④ 降低潤滑油動力粘度。例如提高油溫或選用粘度較小的潤滑油等。 </p>&

12、lt;p>　?、?用平衡的方法將轉(zhuǎn)子原有不平衡分量降至很小。 </p><p><b>　　2、汽流激振 </b></p><p>　　（1）產(chǎn)生的原因分析 </p><p>　　汽流激振類振動有以下特點：a、汽輪發(fā)電機組的負荷超過某一負荷點，軸振動立即急劇增加；如果降負荷低于負荷點，振動立即迅速減小。b、強烈振動的頻率約等于或低于高壓轉(zhuǎn)

13、子一階臨界轉(zhuǎn)速。c、汽流激振一般為正向渦動。d、發(fā)生汽流激振的部位在高壓轉(zhuǎn)子或再熱中壓轉(zhuǎn)子段。 </p><p>　　其主要原因是由于葉片受到不均衡的氣體來流沖擊從而發(fā)生汽流激振；對于大型機組，由于末級較長，氣體在葉片末端膨脹產(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。 </p><p>　?。?）故障解決措施 </p><p>　　針對汽輪機組

14、汽流激振的特征，其故障分析要通過長時間(一年以上)記錄每次機組振動的數(shù)據(jù)，連同機組滿負荷時的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀察曲線變化情況。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避免汽流激振。 </p><p><b>　　3、轉(zhuǎn)子熱彎曲 </b></p><p>　　（1）產(chǎn)生原因分析 </p>&l

15、t;p>　　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)起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。當(dāng)彎曲的作用大于不平衡量時，振幅的減小發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。 </p><p>　?。?）故障解決措施 </p><p>　　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

16、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。 </p><p><b>　　4、摩擦振動 </b></p><p>　　（1）產(chǎn)生原因分析 </p><p>　　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

17、“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。渦動等現(xiàn)象，但實際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。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。 </p><p>　?。?）故障解決措施 </p><p>　　平時定時對汽輪機組進行維護，并對留意是否存在不和諧的機件摩擦聲，確保及

18、時發(fā)現(xiàn)問題并對相應(yīng)機件進行維修或更換，避免因摩擦振動引起的機組運行故障。 </p><p>　　三、對汽輪機異常振動故障原因查詢的幾點建議 </p><p>　　汽輪發(fā)電機組振動異常是運行中最常見的故障之一，其發(fā)生的原因是多方面的，也是十分復(fù)雜的，與制造、安裝、檢修和運行水平有直接關(guān)系。發(fā)生異常振動時，建議從以下幾方面分析判斷。 </p><p>　　1、振動的頻率

19、是1X、2X、1/2X等，振動的相位是否有變化及相鄰相位的關(guān)系。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，振動的頻率主要是1X，振動的相位一般不變化及相鄰相位出現(xiàn)相同或相反，且重復(fù)性好。 </p><p>　　2、與負荷的關(guān)系，其可能原因有：滑銷系統(tǒng)不良；基礎(chǔ)不均勻的沉降：主蒸汽管路布置不當(dāng)，在熱膨脹時汽缸施加了作用力；其他不正常的熱變形引起機組中心線發(fā)生變化等。 <

20、;/p><p><b>　　四、結(jié)束語 </b></p><p>　　汽輪機是火力發(fā)電廠的核心部分,汽輪機的安全穩(wěn)定運行,對機組熱效率和整個電廠經(jīng)濟性有重要影響。針對汽輪機異常振動這一常見故障，技術(shù)人員應(yīng)充分分析產(chǎn)生的原因，找出故障點，并及時制定解決方案，確保汽輪機組正常安全運行。只有保證汽輪機的運行質(zhì)量，才能確保電廠安全經(jīng)濟地運行工作，為企業(yè)創(chuàng)造最大的經(jīng)濟利益。 <

21、;/p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 趙瑞林.關(guān)于發(fā)電機組異常振動的分析[J].工業(yè)科技，2005(8). </p><p>　　[2] 王東炎.發(fā)電機組異常振動排除[J].機械工業(yè)，2007，12. </p><p>　　[3] 陳有利.發(fā)電機組常見故障檢測與排除[J].電力信息，2