火電廠汽輪機異常振動故障排查技術分析

盧旭東

1 火電廠汽輪機常見的異常振動故障

汽輪機作為火電廠發電系統的重要組成部分,其主要構造是有汽輪機的葉柵、葉輪、主軸、汽缸、蒸汽室、噴嘴室、機座等組成,工作原理是利用渦輪式機械裝置將水蒸汽的熱能轉換成機械能從而帶動發電機發電。汽輪機組具有運轉平穩、單機功率大、工作效率高以及使用壽命長等優點。但是汽輪機經過長時間的使用不可避免的會出現一些故障。因此,需要根據汽輪機出現的異常振動現象制訂出具有針對性的故障排查和維修工作。以下就對火電廠汽輪機常見的異常振動故障進行舉例分析:

1.1 油膜振蕩

汽輪機的油膜振蕩經常胡現在發電機組的啟動升速過程中,此時汽輪機的油膜振蕩是由于發電機轉子在軸承油膜上高速旋轉時,受到較大的載荷作用破壞其初始穩定性所造成的。當發電機轉子在軸承油膜上穩定運行時,轉軸是圍繞軸線旋轉的,一旦穩定性受到影響,軸頸旋轉的線速度會相應增大,轉子和軸承之間產生的摩擦損耗也會相應增加,此時軸系的臨界轉速將會降低,油膜的壓力持續升高,從而引發汽輪機的油膜振蕩,并且直接影響到汽輪機組的工作穩定性。當汽輪機產生油膜振蕩時,振動隨著轉速的升高,振幅不會減小,當軸頸的轉速持續增加時,半速渦動的振動頻率也會隨之增加,當振動頻率增加大轉子的第一臨界轉速的兩倍時,渦動被共振放大,增幅也相應增大,從而導致轉軸產生強烈的跳動。如果汽輪機發生油膜振蕩的現象比較嚴重時,機組主軸的外露部分都會受到影響,而產生振蕩。

1.2 汽流激振

汽輪機組產生汽流激振的主要部位是高中壓轉子,產生的原因是由于蒸汽在汽輪機內流通膨脹時,除了會對高中壓轉子產生一個切向力的轉矩外,還會產生由于高壓端向低壓端的軸向力,這樣一來,高中壓轉子的葉片就會受到不平衡的汽流沖擊,導致汽輪機轉子產生汽流激振的故障。

1.3 轉子熱彎曲

汽輪機組的轉動部分統稱為轉子,它是汽輪機進行能量轉換過程中主要部件之一。轉子產生熱彎曲變形產生的異常振動通常與轉子的工作溫度以及蒸汽參數有關。目前汽輪機轉子的熱彎曲故障大都發生在汽輪機組冷態起機定速后的帶負荷運行階段,此時轉子不僅需要在高溫工質中工作,并且由于高速旋轉,葉片、葉輪以及主軸承受著由離心力所產生的巨大應力,因此極易產生彎曲形變。當轉子發生熱彎曲時如果不及時更換機件,還會引發摩擦振動等其它安全隱患。

1.4 摩擦振動

汽輪機的摩擦振動通常是由于轉動部分的葉柵、葉輪、主軸和聯軸器等部件在長期運行的過程中,由于受到作用力以及在高溫條件下發生熱彎曲破壞了初始的平衡狀態,從而產生異常振動,但此時汽輪機的振動信號的主頻任然是工頻。但是由于轉子受到沖擊以及其它非線性因素的影響,經常會出現一些分頻、倍頻以及高頻分量,有時甚至還會產生波形的削頂現象。當汽輪機轉子發生摩擦振動時,振動的頻率和幅值同樣具有波動的特性,如果摩擦振動的持續時間較長還會引發渦動現象。

2 汽輪機異常振動的維修

分析找出汽輪機組異常振動原因并且采取針對性的維護方式,是保證汽輪機組安全運行的關鍵所在。以下就對火電廠汽輪機常見異常振動故障的排查維修措施進行具體分析:

2.1 油膜振蕩的排查措施

由汽輪機組油膜振蕩的故障原理可知,要想軸承和轉子工作安全可靠,需要減小摩擦力,使用壓力、濕度符合標準的潤滑油,以及降低潤滑動力粘度,因為潤滑油粘度越大,油膜的承載力就會相應正大,但是如果一味的增加潤滑油的粘度就會破壞油的均勻分布,反而增加了摩擦力。此外還可以通過減小軸瓦頂部間隙或者增大上軸瓦軸承合金的寬度以及減小軸頸與軸瓦之間的接觸角等方法來排除油膜振蕩的故障。

2.2 汽流激振的排查措施

針對汽輪機組氣流激振的故障原理,在進行排查和維修的過程中首先愛需要對轉子進行動平衡的校驗,是轉子的質量心與旋轉中心保持一致。在進行日常檢查時,相關技術人員必須做好汽輪機組轉子的振動數據記錄,連同機組滿負荷時的振動數據,做出轉子的振動曲線,觀察曲線變化情況是否存在異常。

2.3 轉子熱彎曲的排查措施

汽輪機的轉子主要是在蒸汽區進行工作,因此熱彎曲是常見的故障現象,在設計之初應該使用耐腐蝕以及耐高溫高壓的材料制作。如果一旦發現汽輪機轉子產生熱彎曲的現象,唯一的解決辦法就是更換新的轉子消除汽輪機組的異常振動故障。

2.4 摩擦振動的排查措施

由于汽輪機租轉子的而工作條件十分復雜,除了需要承受高速旋轉和汽流作用力外,還因為高溫、潮濕、高壓環境的腐蝕,所以直接影響著轉子的安全運行,需要特別重視維護和保養工作。確保能在第一時間發現異常并且采取相應的補救措施對產生摩擦振動的機件進行更換或者維修,避免因摩擦振動引起整個汽輪機組的運行故障。

總之,火電廠汽輪發電機組的異常振動是常見故障之一,導致振動產生的因素也是多方面并且十分復雜的。因此,當汽輪機組發生異常振動時,需要根據不同的振動現象,找出產生異常振動的波動特性相位是否存在異常或者是否破壞了初始平衡狀態,然后再根據分析原因制定故障的檢修工作。

3 結語

綜上所述,火電廠汽輪機組是整個發電系統的重要設備,汽輪機的運行狀態直接影響著電廠是否能夠進行持續有效的電力輸送,但是在實際使用過程中汽輪機的異常振動成為了火電廠不容忽視的故障問題,因此對異常振動故障的排查技術就顯得尤為重要。本文詳細分析了汽輪機組常見的異常振動類型,并且具有針對性的提出了不同的排查和維修措施,幫助維修技術人員應及時的找出故障并且制定相應的解決方案,確保汽輪機組安全穩定的運行。因為只有最大限度的降低汽輪機的故障概率,才能為電廠提供安全運行的環境,從而為企業創造更大的經濟效益。

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