汽輪機(jī)組異常振動分析與故障排除

摘 要：各行各業(yè)在經(jīng)濟(jì)的帶動下取得了快速的發(fā)展，人們對電能的需求量呈不斷增加的趨勢，這就需要發(fā)電廠安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，這樣才能保證及時的供應(yīng)電能。汽輪機(jī)作為電廠中非常重要的生產(chǎn)設(shè)備，其穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行對于發(fā)電廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有極其重要的作用。但由于汽輪機(jī)長期處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，發(fā)生故障也是很難避免的一件事情。在汽輪機(jī)較為常發(fā)生的故障中，其異常振動對機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行及設(shè)備的壽命都具有較大的影響。文章分析了汽輪發(fā)生機(jī)組異常振動的危害和原因，并對導(dǎo)致汽輪機(jī)異常故障發(fā)生的原因及故障排除進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)組；異常振動；故障分析

1 汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動的危害

汽輪機(jī)在運(yùn)行時，由于處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，所以會產(chǎn)生不同方向和程度的振動，這種振動只要在允許的范圍內(nèi)，是可以的，但在運(yùn)行時也需要盡量保持這種振動越小越好，從而使其對設(shè)備的危害性減輕。本文中所說的振動，是指超過允許范圍內(nèi)的振動，對設(shè)備有損壞性，所以要對其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，從而找出解決的辦法，有效的保證設(shè)備的使用壽命及性能。

當(dāng)汽輪機(jī)在運(yùn)行時，一旦機(jī)組的振動過大，則可能會導(dǎo)致部分連接處的部件發(fā)生松動、螺絲斷裂；使機(jī)座的澆筑體產(chǎn)生松動，基礎(chǔ)發(fā)生裂縫；葉輪機(jī)片折斷；保安器發(fā)生誤動作；主軸彎曲；滑銷磨損等，同時由于振動所導(dǎo)致的各部件的磨損情況較為嚴(yán)重，從而導(dǎo)致較為嚴(yán)重的事故發(fā)生。由些可以斷定，振動對于汽輪機(jī)的正常運(yùn)行具有較大的威脅，所以在汽輪機(jī)運(yùn)行時，一旦發(fā)現(xiàn)有振動的情況發(fā)生，并及時的查找出原因并進(jìn)行消除，從而避免振動的繼續(xù)擴(kuò)大，從而保證機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2 汽輪機(jī)異常振動原因分析

在很大的一部分發(fā)電企業(yè)當(dāng)中，汽輪機(jī)作為企業(yè)發(fā)電的重要設(shè)備之一，需要進(jìn)行長時間的運(yùn)行，在不間斷的運(yùn)行過程中極易產(chǎn)生磨損，一旦磨損嚴(yán)重則會引發(fā)故障，對汽輪機(jī)的正常運(yùn)行造成較嚴(yán)重的影響。在汽輪機(jī)的常見故障中，機(jī)組異常振動是較為復(fù)雜的一種，引起異常振動的原因較多，所以當(dāng)機(jī)組發(fā)生異常振動時，則需要對產(chǎn)生振動的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，從而采取針對性的措施進(jìn)行維修，從而使故障得以排除，保證汽輪機(jī)組的正常運(yùn)行。

3 汽輪機(jī)組常見異常震動的分析與故障排除

導(dǎo)致汽輪機(jī)組發(fā)生異常振動的原因較多，但其中以汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動等為其中最為主要的因素。

3.1 汽流激振現(xiàn)象與故障排除

對于汽流激振的判斷，可以依據(jù)低頻分量量值的大小及運(yùn)行以參數(shù)導(dǎo)致振動的突發(fā)性增大來進(jìn)行判斷。汽流激振的產(chǎn)生主要是由于當(dāng)不均勻的氣體來流對葉片形成沖擊時即可發(fā)生，或是大型機(jī)組運(yùn)行時，氣體在葉片膨脹的末端產(chǎn)生流道紊亂時也可能產(chǎn)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。當(dāng)汽輪機(jī)組發(fā)生汽流激振時，需要對其發(fā)生振動的情況進(jìn)行長時間的數(shù)據(jù)記錄，并根據(jù)不同時間內(nèi)的記錄數(shù)據(jù)來制成曲線，然后再根據(jù)曲線的變化趨勢和范圍來改變運(yùn)行時的升降負(fù)荷速率，從而消除氣流激振。

3.2 轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機(jī)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(jī)組冷態(tài)啟機(jī)定速后帶負(fù)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(jī)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(jī)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。

3.3 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(jī)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(jī)理：對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子來講，摩擦可以產(chǎn)生抖動、渦動等現(xiàn)象，但實(shí)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(diǎn)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。

4 關(guān)于汽輪機(jī)異常振動故障原因查詢步驟的分析

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，1/2X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(fù)荷、溫度、勵磁電流、時間、等的變化是否變化）。例如汽輪機(jī)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。振動的相位一般不變化及相鄰軸承相位出現(xiàn)同相或反相。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。

5 在振動監(jiān)測方面應(yīng)做好的工作

在線振動監(jiān)測裝置大多在350MW的機(jī)組上都有裝設(shè)，對防止振動所帶來的危害帶來了較大的益處，但目前在中小型機(jī)組上裝設(shè)的還較少，這些機(jī)組還裝振動監(jiān)測表，不僅準(zhǔn)確性不好，同時要定期進(jìn)行測試核對，但往往在工作中無法做到定期測試或是部分測試記錄不完整的情況較多，這會對監(jiān)測振動造成很大的影響。所以在實(shí)際工作當(dāng)中，應(yīng)明確測試振動的周期，同時提供精密的振動表，督促相關(guān)人員做好測試記錄，當(dāng)測試時發(fā)生結(jié)果有明顯差異時要及時進(jìn)行上報，從而及時對產(chǎn)生較大差異的原因進(jìn)行分析。必要時增加振動測試次數(shù)，以監(jiān)測是否繼續(xù)增大。運(yùn)行中如發(fā)現(xiàn)機(jī)組振動異常時，應(yīng)立即使用現(xiàn)場保管的振動表進(jìn)行測試，并停機(jī)進(jìn)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。

6 結(jié)束語

在發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中，汽輪機(jī)由于長時間的處于不停的運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中，所以機(jī)組產(chǎn)生異常振動是較為常見的故障，通過長時間對發(fā)生異常振動故障的原因進(jìn)行分析表明，引起異常振動的原因較多，且較為復(fù)雜，通常于制造、安裝、檢修和運(yùn)行的水平等都息息相關(guān)。汽輪機(jī)組發(fā)生較大振動時通常是提醒設(shè)備將會發(fā)生損壞，如葉片折斷、保安器發(fā)生誤動、軸承松動及引起的建筑物共振等，這些損害的發(fā)生將嚴(yán)重影響到機(jī)組的正常運(yùn)行，所以應(yīng)使機(jī)組的振動水平保持在允許的范圍之內(nèi)，這樣對于汽輪機(jī)的正常運(yùn)行、發(fā)電廠的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)具有十分重要的意義。

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