大型火電廠汽輪機軸承振動大的原因分析及處理

汪棟金

（華電新疆發(fā)電有限公司烏魯木齊熱電廠，新疆 烏魯木齊 830000）

大型火電廠汽輪機軸承振動大的原因分析及處理

汪棟金

（華電新疆發(fā)電有限公司烏魯木齊熱電廠，新疆 烏魯木齊 830000）

隨著社會經濟的不斷發(fā)展，同時也是順應可持續(xù)發(fā)展的要求，火電廠的規(guī)模和裝機容量也在逐漸擴大。汽輪機作為大型火電廠的重要組成部分，得到了廣泛關注。一方面，汽輪機的正常運轉能夠使電力得到有效的規(guī)劃。另一方面，隨著裝機容量的增大，汽輪機軸承仍然存在著振動較大的情況，需要技術人員去解決。因此文章針對大型火電廠汽輪機軸承振動大的原因，提出適當的解決方法。

大型火電廠；汽輪機；軸承振動

汽輪機組是發(fā)電設備運行的關鍵部位。在長時間、連續(xù)性運轉的情況下，會出現因軸承振動性較大而引發(fā)的故障問題。為了使火電廠進一步提高機組運行水平，技術人員應該從問題的根源出發(fā)，分析影響汽輪機軸承振動的各種因素，采取有針對性的技術措施，實現科學性處理。保障汽輪機組的安全連續(xù)運行。

1 大型火電廠汽輪機軸承振動大的產生原因

1.1 汽流激振現象的出現使得振動幅度加大

在大型火電廠的軸承轉動之中，經常發(fā)生氣流激振。出現振動幅度較大的原因主要有兩點：

（1）汽輪機通過葉輪及安裝在葉輪的上的葉片將蒸汽的機械能轉換為動能，蒸汽不斷對葉片進行沖擊。由于葉片所占據的面積比較大，末級葉片較長。當氣流到達汽輪機尾端時，會出現運行不規(guī)則且混亂的情況。同時，葉片也具有一定的膨脹和收縮性，會在連續(xù)性振動的情況下不斷變化，使汽輪機的流經通道受到影響，從而產生激振。

（2）氣流激振與傳統的振動方式不同，它主要表現為頻率的不穩(wěn)定性。氣流激振的頻率分化非常嚴重，如果汽輪機處于低頻，其中的分量數值增加，使得氣流所產生的差值較大，運行參數也會持續(xù)增長，出現軸承振動性大的現象。

1.2 轉子熱變形導致機組異常振動

隨著裝機容量的增大，轉子長度的增加，轉子熱變形也會導致機組出現異常振動的情況。首先，從轉子熱變形的機組振動特征來講，振動的幅度與機組轉子運行時間的長短有關。機組轉子運行的時間越長，說明產生的熱量就越高，溫度也會隨之增加。轉子的運動并不是無規(guī)則的，它也具有一定的承受標準。當超過現有的負載量后，汽輪機組的冷卻狀態(tài)會受到影響，轉子本身的金屬特性也會發(fā)生改變。特別是機組啟動至定速時間時，大部分汽輪機轉子都會發(fā)生熱變形情況。其次，轉子在不斷受熱的基礎上會出現彎曲變形等現象，它會以“凹凸不平”的形式呈現出來，機組在運作的渠道中受阻，從而出現異常振動情況。另外，不同材質的轉子所承受的內應力不同，所釋放的熱量也不盡相同。轉子受熱使會使得振動的倍數逐漸增加，根據熱量的散發(fā)頻率出現相位波動，轉子的異常振動就越加明顯。

1.3 摩擦振動導致振動加劇

摩擦振動導致的振動加劇主要體現在以下幾個方面：

（1）受轉子的影響，在機組運動過程中相關工件的溫度也會升高，使得機組內部與外部出現一定的氣壓差。當氣壓差發(fā)生變化時，振動的信號就會有所不同。主工頻受到線性沖擊的影響，新的不平衡力產生并占據主導位置，從而出現振動加劇的情況。

（2）在轉子與軸承進行摩擦時，火電機組會將同一區(qū)間的波形進行分化，分化的數量相對較大，波形會出現“削頂”的情況，以使得振動加劇。

（3）當汽輪機在持續(xù)運轉下出現突然停止的情況時，會引發(fā)相位變動，出現軸承臨界值降速，原始溫度減小的現象。從這個角度來看，突然升高或降低的溫度必定會引起汽輪機的抖動，從而產生摩擦，使振動加劇。

1.4 運行中軸封供汽壓力的影響

軸封是汽輪機組中最重要的部件之一，它的結構、材質以及形狀都會引起軸承的振動。在材質的構造上，它一般利用高壓封片來進行安裝。在機組運行的過程中，溫度升高是不可避免的。高壓封片相當于一個硬性的組件，它的外部結構非常脆弱，利用不得當則會出現軟化等情況。一旦軸封受熱變形，機組軸封供汽壓力就隨之變化，引起封片的倒伏，高壓端蒸汽漏出，低壓端空氣漏入。軸封壓力隨著負荷在高低起伏間不斷變化，特別是低壓缸軸封供汽壓力和內部蒸汽二者的壓力差使得振動加劇。

1.5 潤滑油中帶水，潤滑油溫度高等造成油質惡化

潤滑油中帶水主要由蒸汽的混入造成。潤滑油溫度高主要是冷油器效果不好造成，汽輪機組在轉動過程中會出現因軸封不嚴而發(fā)生的漏汽現象。這種漏汽現象不僅體現在軸封上，還可能是因機組的構造所導致的。冷油器的材質，安裝方式以及運行人員的操作精度都會對潤滑油的冷卻效果產生影響。以上原因會造成潤滑油質惡化等不良影響，從而導致軸承損壞，引發(fā)機組軸承振動。

1.6 運行人員不良操作習慣和誤操作

運行人員的不良操作也是軸承振動的主要原因之一。有些火電廠的運行人員認為自己的經驗豐富，不需要檢查也可以進行相應的操作。所以，在執(zhí)行的過程中，他們并沒有按照一定的步驟進行一一對應，甚至由于誤操作使得潤滑油出現中斷的現象。潤滑油一旦中斷，軸承就沒有了動力支撐，使得汽輪機的動靜部分摩擦加劇，出現振動現象。

2 大型火電廠汽輪機軸承振動大的處理方法

2.1 仔細檢查排除汽流激振現象

仔細排查氣流激振現象非常必要。主要內容有：

（1）運行人員進行定期檢查，根據汽輪機的特點進行氣流激振的信息記錄。

（2）分析故障。檢查人員應該以“月”或者“年”為標準，將每一次振動所出現的時間以及相關數據對應。并根據機組軸承振動中的最大值與最小值的比較，繪制出相應的曲線。

（3）曲線的分析工作。曲線的走勢與變化幅度都代表著汽輪機在負荷臨界點的速率變化。檢查人員應該采用逐一排除的方式，根據蒸汽流量的不同進行氣汽壓的調整，最終達到氣流激振排除的目的。

2.2 控制轉子溫度，避免因受熱不均產生熱變形

控制轉子溫度的措施主要體現在以下幾個方面：

（1）工作人員要進行轉子的狀態(tài)性檢查，以轉子系統的均和性為主，將旋轉的重心進行重新調整。如果重心以規(guī)范化布局的形式呈現在機組內部，那么則會使軸承的工頻減弱，從而實現轉子溫度控制的目標。

（2）運行人員定期監(jiān)視轉子的溫度及偏心，合理安排機組檢修時間，將偏心大的轉子進行直軸，消除彎曲情況，避免轉子熱彎曲的發(fā)生。

（3）加強機組的開停機管理，使轉子受熱均勻，避免轉子熱彎曲。通過以上措施從而減少動靜摩擦，防止振動產生。

2.3 掌握摩擦振動原理，減輕摩擦振動現象

首先，工作人員應該從摩擦的基本原理出發(fā)，研究振動現象。摩擦振動主要體現在轉子上。當轉子出現熱彎曲的現象時，汽輪機會出現運動不規(guī)則、劇烈抖動等情況。由于轉子的受力面積不同，所以摩擦力的大小也不盡相同。如果摩擦力相對較大，轉子在不斷運行下的溫度也會隨著升高，兩個截面中的運轉不平衡加劇。轉子的某一局部會出現過熱的現象，從而造成轉子彎曲，振動增加。所以，工作人員應該從摩擦的原理出發(fā)，檢查與核實問題。主要有：

（1）記錄振動的穩(wěn)定性，及時檢查轉子質量。檢查人員要調整機組運行中的溫度與頻率，將相鄰兩軸承之間的位置進行有效的調整。按照汽輪機的負荷、轉速以及運轉時間進行逐一統計，在運動規(guī)則性得以體現。

（2）調整兩個截面的位置，實現受力的均勻性與平衡性，減少摩擦過程中的熱量。

2.4 做好振動監(jiān)測工作，完善軸系監(jiān)控保護裝置

做好振動監(jiān)測工作，完善軸系監(jiān)控保護系統主要表現在機組軸承等材料的選擇上。

（1）應該將軸承的類型進行統一，以方便軸系監(jiān)控設置的安裝。

（2）在操作過程中，技術人員應該進行反復的實驗調整，在嚴格執(zhí)行工藝方法的基礎上確保軸承選用及安裝的合理化。

（3）軸系控制裝置能夠對軸承的運作進行自動感應，其中包括汽輪機的運轉速度、運轉時間、摩擦力大小等等。振動監(jiān)測系統可以在一段時間內將軸封內的氣壓顯示出來，并且對溫度與氣壓之間的關系進行分析，如果出現高溫或者是高壓等情況，系統會進入預警準備工作，從而完善監(jiān)控裝置，為技術人員進行調整提供依據。

2.5 完善軸封自動裝置，加強運行中軸封監(jiān)視及調整

完善軸封自動裝置，以軸封間隙的范圍為基準，實現間隔的連續(xù)性調整。通過不斷的實驗來調整軸封的距離，利用壓力差法的方式調節(jié)壓力差。采取有效的過濾設備，防止軸封帶水，將冷凝水與蒸汽分割，從而達到軸封的正常壓力及蒸汽品質，利用自動裝置加強機組軸封管理。提供機組各工況下的軸封供汽，避免因軸封壓力不當，造成機組振動。

2.6 完善潤滑油系統保護，加強油質監(jiān)督

完善潤滑油系統的連鎖保護，加強潤滑油系統油質監(jiān)督，主要體現在以下兩點：

（1）工作人員要加強監(jiān)督與維護。以“冷油器”為標準，進行工作的嚴格執(zhí)行與實施，保持冷水的壓力要小于冷油器中的油壓，加強冷油器定期切換和維護。在器件組裝與維修的過程中，定期放水，將冷油器與其他部件分開管理，避免潤滑油泄露等情況，并及時的檢查油脂。

（2）以潤滑油壓為基準，建立連鎖保護，保證潤滑油的正常供應。

2.7 提高運行人員技能水平

在火電廠運行管理中，提高運行人員技能水平是非常重要的。

（1）運行人員應該嚴格按照檢測規(guī)則處理，提高運行操作的技能。

（2）提高事故處理的能力，確保避免事故的擴大，根據不同的情況冷靜的分析問題，在逐一排除的基礎上靈活性調整，保證能夠在最快的時間內發(fā)現問題、解決問題。

（3）運行人員要定期對設備進行檢查及分析，加強設備的監(jiān)視與整修。

3 結束語

綜上所述，文章針對火電廠汽輪機軸承振動的原因，對處理方式進行了探討。從而說明：工作人員應該在掌握摩擦原理的基礎上，提高檢查技術的工藝性，加強軸封自動化系統的裝置，對設備進行定期的維修與監(jiān)測，以促進火電廠的安全穩(wěn)定運行。理論實踐相結合，避免軸承振動損壞等機組惡性事故的發(fā)生。

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