汽輪發電機的簡單事故處理之我見

摘 要：隨著我國經濟建設步伐的不斷加快，我國用電需求量逐年增加，這就對大型汽輪發電機的運行提出了更高的要求。目前，汽輪發電機在具體的工作中經常會出現很多的問題，直接影響到發電機的正常工作，我們必須提高對汽輪發電機事故的重視，這樣才能夠保證電力工作的正常運行。文章主要針對汽輪發電機工作中一些簡單故障進行闡述，希望能夠給相關人士一定的借鑒。

關鍵詞：汽輪機；振動；轉子；原因

1 汽輪機的結構

汽輪機主要由轉動部分（轉子）和固定部分（靜子）組成。轉動部分包括葉柵、葉輪或轉子、主軸和聯軸器及緊固件等旋轉部件。固定部件包括氣缸、蒸汽室、噴嘴室、隔板、隔板套（或靜葉持環）、汽封、軸承、軸承座、機座、滑銷系統以及有關緊固零件等。

汽輪機的工作原理是具有一定壓力、溫度的蒸汽，進入汽輪機，流過噴嘴并在噴嘴內膨脹獲得很高的速度。高速流動的蒸汽流經汽輪機轉子上的動葉片做功，當動葉片為反動式時，蒸汽在動葉中發生膨脹產生的反動力亦使動葉片做功，動葉帶動汽輪機轉子，按一定的速度轉動。

2 振動的特點

轉子是汽輪發電機的一個重要部件，在汽輪發電機工作的過程中轉子存在高速運轉的慣性。通常我們所認為的理想狀態應該是當轉子和主軸的軸線重合時就是轉子的最佳平衡狀態，但是在實際的運轉當中是很難真正達到的，因為發電機組運行時間過長就非常容易出現磨損，這樣就會出現質量不平衡的情況，當這種不平衡的力達到了一定程度，就直接影響汽輪發電機組的正常運轉，進而導致電力企業出現損失。所以我們應該研究發電機組震動故障產生的原因及對策，這對發電機組正常穩定的運行具有十分重要的作用，下面我們就對震動的特征進行闡述。

造成汽輪發電機故障的原因有很多，其中因為發電機組轉子和軸系質量不平衡所導致的振動故障情況比較常見，一旦發生也比較好確定，但是作為專業的檢修人員不應該只憑借主觀判斷就直接確定，應該根據設備情況和相關的理論知識來進行分析，找到最佳的解決辦法，避免振動故障經常出現。具體來說，振動故障的發生特征主要有以下兩種，一是穩定的工頻振動在整個信號中占主要成分，工頻分量振幅為主的狀況在各種工況都是穩定的，工頻振動的相位同時也是穩定的。二是穩定的工頻振動其幅值與相位隨轉速的變化以及定速后隨時間的變化成線性規律，并且具有重復性。我們必須注意的是轉子出現質量不平衡現象，并不能說明轉子原始質量就不平衡，一般都是因為工作時間過長導致轉子的轉動部件出現松動等情況而引起的，這種問題是十分容易重復出現的。

3 轉子質量不平衡的分類特征

導致轉子出現質量部平衡的原因有很多，下面我們主要從三個方面來進行分析。

3.1 原始質量不平衡

所謂的原始質量不平衡就是說轉子在轉動之前就已經存在不平衡的問題了。這主要是在機組工作過程中產生的，或者是在對設備進行檢修的時候更換轉動零件不正當導致的，這會直接改變轉子自身的質量，進而造成質量不平衡。這一問題最為明顯的特征就是當轉子在一定的轉速下，對振幅和機組參數的影響比較小，而且隨著轉速越來越快，時間延續的程度不大。

而對于新的機組軸系來說如果存在質量不平衡情況一般都會在第一次升速的時候就直接表現出來，在對轉子進行處理之前所獲得的升降速震動數據也能夠直接表明這一問題，而且還具有十分明顯的重復性特征。如果發現在修理機組之后的工頻振動明顯比修理之前要大，那么就說明在修理中一定是動過轉子的部件了。如果發現轉子沒有動過的痕跡而出現了工頻振動大的現象，那么就需要仔細分析原因。

3.2 轉動部件飛脫和松動

轉子在轉動的時候出現飛脫現象往往都是很突然的，而且形成的一倍頻呈現階躍式的變化。某個轉子零件會在幾秒內振幅就會達到一個固定值同時相位也會出現一個變化，而這種變化往往是固定的。相鄰的軸承振動的幅度相應的增大，但是變化的量值卻不是很大，這就說明了故障一定是發生在機組帶有一定負荷的時候。此外，飛脫也可能會呈現出量小、多次性的情況，這回導致振幅和相位表現出漸變的情況。

3.3 轉子熱彎曲

新機組的轉子熱彎曲度通常情況下來自于材質產生的熱效應，也就是說這種熱彎曲的狀態是可以重復的，所以我們一般采用平衡的方法處理這個問題。需要注意的是如果轉子沒有發生永久性的變形，那么這種熱彎曲是可以處理的，等到消除熱彎曲產生的根源，那么這種振動工頻大的情況也是可以隨之消失的。

排氣缸溫度過高導致振動工頻振幅增大是運行中時而發生的另一種現象。從原理上分析，它也應該是使轉子出現了熱彎曲。

發電機轉子也常會因為通風道堵塞引起轉子一側溫度高于對面一側，使得轉子發生類似于一階振型的彎曲，它影響到第一階振型分量的振動，表現最明顯的應該在過一階臨界轉速時的工頻振動增大，在非第一臨界轉速區，將影響到一倍頻振動的同向分量。

這種熱變形在汽輪發電機組軸系的汽機段都可能出現，發電機轉子不會出現這種現象。溫度高的高壓轉子比低壓轉子來得嚴重。有時，數米長的轉子的中部，跨中點徑向熱變形偏差可達數十微米。

轉子熱彎曲可以引起質量不平衡，這種原因產生的振動特征是工頻振動與時間和蒸汽參數變化有直接的、明顯的關聯。隨機組參數的提高和高參數下運行時間的延續，工頻振幅逐漸增大，相位也隨之緩慢變化，一定時間后這種變化趨緩，最終基本不變。

存在熱彎曲的轉子降速過程的振幅，尤其是過臨界轉速時的振幅，要比轉子溫度低啟機升速時的振幅大。兩種情況下的波特圖可以用來判斷是否存在熱彎曲。為此有時需要安排專門的試驗，機組不采用滑參數停機的方式，較快地減負荷，不解列打閘，以觀察轉子溫度高的條件降速過程的幅頻特性，和冷態啟機時進行比對。

4 結束語

綜上所述，文章只是對汽輪發電機的幾個簡單故障進行了闡述，實際上研究汽輪發電機振動情況是一個十分復雜的學科，需要我們不斷的去探索。能夠對汽輪發電機組工作中出現的故障實例進行提取分析，并融合信息技術，采用科學的分析方法，找到故障產生的原因并加以解決。隨著汽輪發電機技術的不斷發展，汽輪發電機機械結構呈現出了復雜性的特征，檢修技術的落后導致存在大量的現場故障很難清晰的解釋清楚，這就需要我們不斷的去探索和研究。

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