汽輪機振動故障診斷技術探討

謝 亮

陜西延長石油榆林煤化有限公司，陜西 榆林 719000

自上世紀80年代以來，國內若干套大型甲醇項目、熱能發電項目以及硫鐵礦制酸等項目的相繼建成投產，汽輪機就廣泛應用于能源化工行業，并得到不斷的發展。如汽輪機在熱能發電裝置中主要是利用鍋爐燃煤產生高壓過熱蒸汽驅動發電機進行發電，并取得了很好的經濟效益。而汽輪機系統在日常運行管理中要求比較高，檢修就是一項難道大，技術要求高的工作，主要工作大致有檢查汽輪機中心、軸瓦間隙、油質均符合技術要求，動靜之間摩擦而產生振動加劇等等，本文就振動故障診斷技術對汽輪機進行初步的探討。

1 汽輪機結構及其振動特點分析

1.1 汽輪機結構分析

汽輪機的結構從運動方面來看可以分為轉動部分和靜止部分，轉動部分一般由主軸、葉輪、葉片和聯軸器等部件構成，而靜止部分即是由汽缸、進汽部分、噴嘴、滑銷系統、隔板、汽封、加熱系統和軸承等部件組織。在實踐過程中，通常是為使機組能達到快速啟動這一功能，通常把汽缸分為高壓缸、中壓缸和排汽缸，其間采用隔板分離，部分汽機還設有中軸系統，以期提高機組性能。機組一般有兩個徑向軸承和兩個推力軸承，有的采用雙推力支承聯合軸，也有的采用單轉子三支承結構，現今一般采用橢圓軸承和可傾軸承。在使用汽輪機時，為了可以在機組中靈活啟停時減小盤車力矩，避免磨損軸承，可以通過加裝高壓頂軸裝置和低速自動盤車裝置來實現。

1.2 汽輪機振動特點分析

第一次啟動升速至過臨界轉速的過程中，從軸承振動較小現象可以判斷，汽輪機轉子和拖帶機組轉子目前的平衡狀態是比較好的。如果要停機后在汽輪機末級葉輪進行配重，應當先把空載3000r/min時的下軸承基頻振動降下到安全線以下才可以進行。機組配置后再次啟動的情況下，通常是要求軸承的垂直振動為15祄，帶負荷20mW時振動基本不變。振動升到91.7祄時，要及時打閘停機，這時大軸撓度比開機增大100祄。當第三次啟動時，后汽封溫度達300℃，這一次啟動過程中，啟動升速過程到20mW負荷，振動開始快速突升到90.7祄，被迫打閘停機。當振動突增后，振動繼續增加，軸承振動一旦開始爬升很快發散至報警值，說明振動故障逐次惡化。

2 汽輪機振動故障診斷

2.1 故障診斷的準確率低的原因分析

振動診斷技術在各汽輪機使用廠已普遍采用，造成實際應用中準確率低的原因主要是對掌握振動特征、故障機理的重要性認識不足、習慣于反向推理和注意力集中在直觀可見的故障上。當遇到振動問題時，主要還是憑個人經驗和習慣做法去處理。振動診斷的實際價值在于可以有效、及時地消除振動。當故障診斷的準確率高于50%，那么消振指導作用非常突出；但另一種情況不可忽視，就是準確率為20%～30%時，消振還有可能是一種誤導的。習慣于反向推理有兩方面的，一方面是正向推理法，另一方面即是反向推理法。正向推理法是在明確認識機組振動故障范圍的前提下使用的，這也是這種方法一般滯后于故障診斷發現使用的原因。從實踐中看，在振動故障診斷中采用正向推理不多，主要是因為沒有普遍關注新診斷方法的應用以及對機組振動故障范圍的認識不夠。而對故障分析時常用的一種方法即是反向推理法，這種具有依據振動特征反推故障的特點，可以得到各種不同的結論，引導處理振動故障，從而可以降低了故障診斷的準確率。筆者在多年工作中發現，人們往往有這樣一個習慣，機組一旦發生振動，往往將注意力集中在機組已發現的一些故障上。這種注意力集中在直觀可見的故障上可以說，不能稱為振動診斷，而是分析尋找故障,其準確率顯然不會高。

2.2 振動故障診斷步驟

改變傳統的習慣提高振動故障診斷準確率的最有途徑。為了讓診斷故障準確率更高，可以按兩個步驟來進行，第一步是先確定振動的類別。可以觀察振動頻譜和另外的特征，把各種振動進行歸類。確定故障原因后，再進行判斷。第二步是在先查明軸承座剛度正常與否，再看激振力故障原因。第三步是保證轉子不平衡力、不平衡電磁力、軸系連接同心度和平直度偏差故障現象真實性后，再確定是否是穩定的普通強迫振動，從而診斷出故障類型。

3 結論

引起汽輪機振動的因素很多，幾乎所有的故障都會不同程度地反映到汽輪機上，國內目前就大多數而言，振動故障診斷的準確率是較低的，振動診斷方法從直觀尋找，但診斷方對其準確率的重大影響，目前還沒有引起普遍的重視。為了更準確地診斷汽輪機振動的原因，應掌握各種故障的振動機理和了解設備的各方面信息，對設備的情況進行綜合分析，提高故障原因判斷的準確性，從而可以更好的為生產服務。

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