汽輪發(fā)電機的簡單事故處理之我見

摘 要：隨著我國經(jīng)濟建設(shè)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(fā)電機的運行提出了更高的要求。目前，汽輪發(fā)電機在具體的工作中經(jīng)常會出現(xiàn)很多的問題，直接影響到發(fā)電機的正常工作，我們必須提高對汽輪發(fā)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(fā)電機工作中一些簡單故障進行闡述，希望能夠給相關(guān)人士一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：汽輪機；振動；轉(zhuǎn)子；原因

1 汽輪機的結(jié)構(gòu)

汽輪機主要由轉(zhuǎn)動部分（轉(zhuǎn)子）和固定部分（靜子）組成。轉(zhuǎn)動部分包括葉柵、葉輪或轉(zhuǎn)子、主軸和聯(lián)軸器及緊固件等旋轉(zhuǎn)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(huán)）、汽封、軸承、軸承座、機座、滑銷系統(tǒng)以及有關(guān)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(nèi)膨脹獲得很高的速度。高速流動的蒸汽流經(jīng)汽輪機轉(zhuǎn)子上的動葉片做功，當動葉片為反動式時，蒸汽在動葉中發(fā)生膨脹產(chǎn)生的反動力亦使動葉片做功，動葉帶動汽輪機轉(zhuǎn)子，按一定的速度轉(zhuǎn)動。

2 振動的特點

轉(zhuǎn)子是汽輪發(fā)電機的一個重要部件，在汽輪發(fā)電機工作的過程中轉(zhuǎn)子存在高速運轉(zhuǎn)的慣性。通常我們所認為的理想狀態(tài)應(yīng)該是當轉(zhuǎn)子和主軸的軸線重合時就是轉(zhuǎn)子的最佳平衡狀態(tài)，但是在實際的運轉(zhuǎn)當中是很難真正達到的，因為發(fā)電機組運行時間過長就非常容易出現(xiàn)磨損，這樣就會出現(xiàn)質(zhì)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(fā)電機組的正常運轉(zhuǎn)，進而導致電力企業(yè)出現(xiàn)損失。所以我們應(yīng)該研究發(fā)電機組震動故障產(chǎn)生的原因及對策，這對發(fā)電機組正常穩(wěn)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(fā)電機故障的原因有很多，其中因為發(fā)電機組轉(zhuǎn)子和軸系質(zhì)量不平衡所導致的振動故障情況比較常見，一旦發(fā)生也比較好確定，但是作為專業(yè)的檢修人員不應(yīng)該只憑借主觀判斷就直接確定，應(yīng)該根據(jù)設(shè)備情況和相關(guān)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(jīng)常出現(xiàn)。具體來說，振動故障的發(fā)生特征主要有以下兩種，一是穩(wěn)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(wěn)定的，工頻振動的相位同時也是穩(wěn)定的。二是穩(wěn)定的工頻振動其幅值與相位隨轉(zhuǎn)速的變化以及定速后隨時間的變化成線性規(guī)律，并且具有重復性。我們必須注意的是轉(zhuǎn)子出現(xiàn)質(zhì)量不平衡現(xiàn)象，并不能說明轉(zhuǎn)子原始質(zhì)量就不平衡，一般都是因為工作時間過長導致轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動部件出現(xiàn)松動等情況而引起的，這種問題是十分容易重復出現(xiàn)的。

3 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的分類特征

導致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)質(zhì)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(zhì)量不平衡

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

而對于新的機組軸系來說如果存在質(zhì)量不平衡情況一般都會在第一次升速的時候就直接表現(xiàn)出來，在對轉(zhuǎn)子進行處理之前所獲得的升降速震動數(shù)據(jù)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(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)子的部件了。如果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子沒有動過的痕跡而出現(xiàn)了工頻振動大的現(xiàn)象，那么就需要仔細分析原因。

3.2 轉(zhuǎn)動部件飛脫和松動

轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動的時候出現(xiàn)飛脫現(xiàn)象往往都是很突然的，而且形成的一倍頻呈現(xiàn)階躍式的變化。某個轉(zhuǎn)子零件會在幾秒內(nèi)振幅就會達到一個固定值同時相位也會出現(xiàn)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(yīng)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(fā)生在機組帶有一定負荷的時候。此外，飛脫也可能會呈現(xiàn)出量小、多次性的情況，這回導致振幅和相位表現(xiàn)出漸變的情況。

3.3 轉(zhuǎn)子熱彎曲

新機組的轉(zhuǎn)子熱彎曲度通常情況下來自于材質(zhì)產(chǎn)生的熱效應(yīng)，也就是說這種熱彎曲的狀態(tài)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(zhuǎn)子沒有發(fā)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(chǎn)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(fā)生的另一種現(xiàn)象。從原理上分析，它也應(yīng)該是使轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了熱彎曲。

發(fā)電機轉(zhuǎn)子也常會因為通風道堵塞引起轉(zhuǎn)子一側(cè)溫度高于對面一側(cè)，使得轉(zhuǎn)子發(fā)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(xiàn)最明顯的應(yīng)該在過一階臨界轉(zhuǎn)速時的工頻振動增大，在非第一臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，將影響到一倍頻振動的同向分量。

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

轉(zhuǎn)子熱彎曲可以引起質(zhì)量不平衡，這種原因產(chǎn)生的振動特征是工頻振動與時間和蒸汽參數(shù)變化有直接的、明顯的關(guān)聯(lián)。隨機組參數(shù)的提高和高參數(shù)下運行時間的延續(xù)，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(zhuǎn)子降速過程的振幅，尤其是過臨界轉(zhuǎn)速時的振幅，要比轉(zhuǎn)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(shù)停機的方式，較快地減負荷，不解列打閘，以觀察轉(zhuǎn)子溫度高的條件降速過程的幅頻特性，和冷態(tài)啟機時進行比對。

4 結(jié)束語

綜上所述，文章只是對汽輪發(fā)電機的幾個簡單故障進行了闡述，實際上研究汽輪發(fā)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?qū)ζ啺l(fā)電機組工作中出現(xiàn)的故障實例進行提取分析，并融合信息技術(shù)，采用科學的分析方法，找到故障產(chǎn)生的原因并加以解決。隨著汽輪發(fā)電機技術(shù)的不斷發(fā)展，汽輪發(fā)電機機械結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出了復雜性的特征，檢修技術(shù)的落后導致存在大量的現(xiàn)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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