燃氣輪發(fā)電機組振動原因與處理研究

居艷勇

摘 要：在燃氣輪發(fā)電機組的運行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定振動的情況，嚴重影響到機組的安全運行。文章對燃氣輪發(fā)電機組出現(xiàn)不穩(wěn)定振動的常見表現(xiàn)進行概括，在具體分析導(dǎo)致燃氣輪發(fā)電機組出現(xiàn)不穩(wěn)定振動的原因后，以某功率的燃氣輪發(fā)電機組為例，主要探討隨運行工況變化而出現(xiàn)的不穩(wěn)定振動的故障診斷與處理方法。

關(guān)鍵詞：燃氣輪；發(fā)電機組；振動原因；處理

中圖分類號：TK477；TH11311 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）09-0110-01

1 燃氣輪發(fā)電機概述

燃氣輪發(fā)電機是一種常見的發(fā)電機，在工業(yè)上使用較為廣泛。其主要是由燃氣輪機和發(fā)電機組成，屬于旋轉(zhuǎn)葉輪式發(fā)電機，利用熱能的轉(zhuǎn)化進行發(fā)電。燃氣輪發(fā)電機的的啟動十分穩(wěn)定，性能優(yōu)越且發(fā)電質(zhì)量好。燃氣輪發(fā)電機的質(zhì)量和體積都比較小，便于搬運。而且其工作原理和組成機構(gòu)很容易掌握，所以保養(yǎng)維修工作一般很容易進行。在實際的發(fā)電過程中，燃氣輪發(fā)電機發(fā)出的噪聲較小，對環(huán)境沒有污染，所以受到人們的喜愛。

燃氣輪發(fā)電機出現(xiàn)不穩(wěn)定振動是其運行過程中常見的問題，這些不穩(wěn)定振動的表現(xiàn)形式多種多樣，常見的有隨時間變化而變化的，還有隨機組運行工況變化而變化的。其中隨機組運行工況變化而變化的振動是最常見的，主要是在有功負荷變化的情況下出現(xiàn)變化。隨時間變化而變化的振動情況主要發(fā)生在使用年限比較久的發(fā)電機上，一般不對這種情況下的振動進行分析。

2 燃氣輪機組常見的不穩(wěn)定振動現(xiàn)象

燃氣輪發(fā)電機組出現(xiàn)的不穩(wěn)定振動情況，通常分為振動緩慢增加和振動突然加劇兩種。這兩種振動情況的出現(xiàn)有多種可能的原因，但總體而言，是因為機組運行過程中的工況發(fā)生變化。

2.1 振動緩慢增加

在一些時候，燃氣輪發(fā)電機組會出現(xiàn)振動緩慢增加的情況。這主要是隨著機組的負荷增大，振動現(xiàn)象會穩(wěn)定一段時間，然后再逐漸增大，在降低機組負荷后振動不會立即減弱。根據(jù)相關(guān)分析，機組的振動隨機組負荷增加而緩慢增大主要與機組的受熱情況有關(guān)，其中存在著一個熱變量，且熱變量會隨負荷的增大而不斷增加。熱變量主要有兩種形式，分別與空負荷情況下的振動呈正相關(guān)和完全不相關(guān)，由于這兩種形式有明顯的區(qū)別，所以很容易區(qū)分。

2.2 振動突然加劇

在機組運行過程中，有時會出現(xiàn)振動突然加劇的情況，主要表現(xiàn)為有功負荷變化時，振動的幅值與相位隨機組負荷的增加、解列和并列出現(xiàn)突然變化的情況。在機組的有功負荷處于穩(wěn)定狀態(tài)時，振動的幅值和相位也相對穩(wěn)定。根據(jù)分析實際情況，振動突然增加的現(xiàn)象與機組的受熱狀態(tài)沒有關(guān)系。

3 造成燃氣輪發(fā)電機組出現(xiàn)不穩(wěn)定振動的原因

3.1 燃氣輪機組振動緩慢增加的常見原因

在引起燃氣輪機組振動緩慢增加的情況中，原因可能是氣缸的膨脹不良，也可能是轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲。導(dǎo)致這些情況的主要原因有以下幾點：

①轉(zhuǎn)軸上的應(yīng)力過大。轉(zhuǎn)子在運行的過程中會因為摩擦增大而不斷受熱，由于轉(zhuǎn)子在受熱后極易出現(xiàn)變形，所以應(yīng)力過大情況下的長時間受熱最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲。

②轉(zhuǎn)子通風孔局部堵塞。轉(zhuǎn)子通風孔承擔者排除多余熱量的任務(wù)，由于通風孔的局部堵塞，轉(zhuǎn)子在運行過程中產(chǎn)生的熱量無法散發(fā)出去，導(dǎo)致內(nèi)部溫度逐漸升高而使轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲。

③轉(zhuǎn)軸材質(zhì)不勻。轉(zhuǎn)軸在發(fā)電機工作的過程中會吸收部分熱量，并將熱量散發(fā)到轉(zhuǎn)軸的各個位置。在轉(zhuǎn)軸材質(zhì)不勻的情況下，由于不同材質(zhì)的導(dǎo)熱能力不同，所以會出現(xiàn)受熱不均的情況，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲。

④轉(zhuǎn)軸上有裂紋。當轉(zhuǎn)軸上存在裂紋的時候，會導(dǎo)致熱阻在直徑方向上不均勻。而熱阻的變化將會影響轉(zhuǎn)軸的熱傳導(dǎo)，在熱傳導(dǎo)不能正常進行的時候，轉(zhuǎn)子就會因受熱不均出現(xiàn)熱彎曲。

⑤轉(zhuǎn)子線圈局部或匝間短路。轉(zhuǎn)子線圈出現(xiàn)短路的時候，電流不能通過將會使線圈產(chǎn)生大量熱量，在線圈的熱量影響下，轉(zhuǎn)子溫度上升，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)子會出現(xiàn)熱彎曲。

⑥轉(zhuǎn)子中心孔有油或水。在轉(zhuǎn)子中心孔上有油或水的時候，也會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的非正常受熱而出現(xiàn)熱彎曲。

⑦導(dǎo)電部件松動或銅線膨脹受阻。在這種情況下，氣缸的膨脹將會受到影響，最終出現(xiàn)氣缸膨脹不良的情況。

對于氣缸熱膨脹不良和轉(zhuǎn)子熱彎曲而使發(fā)電機組出現(xiàn)不穩(wěn)定振動時，很難在運行現(xiàn)場及時找出引起振動的原因，在很快找到原因的情況下，一些故障也不能及時排除。所以當燃氣輪發(fā)電機組出現(xiàn)不穩(wěn)定振動時，應(yīng)及時停止運行，然后讓相關(guān)工作人員在時間充足的狀態(tài)下仔細查找振動原因，然后采取相應(yīng)措施。實際的工作中可以先弄清楚機組軸系布置，根據(jù)軸系布置查找振動原因。

3.2 振動突然增加的原因

對于發(fā)電機組在運行過程中出現(xiàn)振動突然增加的情況，主要是因為活動式聯(lián)軸器活動部件在傳遞扭矩發(fā)生變化時，突然出現(xiàn)徑向上的不對稱位移，轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)因此而發(fā)生變化，從而改變轉(zhuǎn)子的振動情況。振動突然增加時出現(xiàn)可以迅速根據(jù)現(xiàn)場情況找出原因，所以相對于振動緩慢變化的情況，振動突然增加對發(fā)電機組的正常運行造成的影響更小。

在燃氣輪發(fā)電機組實際的運行過程中，造成發(fā)電機組不穩(wěn)定振動的原因還有很多。其中有傾瓦失穩(wěn)、軸承潤滑油外泄、在軸瓦端積有較厚的油碳化物等均可能引起機組的不穩(wěn)定振動。但這些原因?qū)е碌牟环€(wěn)定振動出現(xiàn)的概率較小，并且很容易識別，處理的方法也較為簡單。所以在燃氣輪發(fā)電機出現(xiàn)不穩(wěn)定振動的時候一般不作考慮，只有在排除常規(guī)振動原因后才會對其進行考慮。

4 故障的診斷與處理

4.1 故障的診斷

在一些情況下，燃氣輪發(fā)電機出現(xiàn)不穩(wěn)定振動的情況時，可以在機器運轉(zhuǎn)的過程中根據(jù)具體的振動進行故障的判斷。這主要是針對特點明顯的振動狀況，或者是有經(jīng)驗豐富的維修人員在現(xiàn)場進行指導(dǎo)。但是大多數(shù)情況下，出于對安全的考慮。所以必須要在機器停止運行后才能對機器進行故障檢查。因為燃氣輪發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所以在查找故障的過程中要按照一定的步驟進行。最好是先從發(fā)電機的內(nèi)部檢查，然后逐漸向外延伸。這樣既能保證檢查的有序進行，還能順便檢查發(fā)電機存在的其它問題。因為轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)與振動緩慢增加有密切的關(guān)聯(lián)，所以當振動緩慢變化時可重點檢查轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸。

4.2 故障的處理

故障的處理可以分為兩種情況，其中一種是故障原因能確定，另一種則是故障原因不能確定。一般情況下振動突然增加的原因比較容易確定，所以只需根據(jù)實際情況采取應(yīng)對措施。具體可通過更換磨損件來徹底解決不穩(wěn)定振動突然增加的情況，而在不能及時更換磨損件時，可通過高速平衡的方法來暫時緩解振動突然增加的狀態(tài)。但是出于對安全生產(chǎn)的考慮，最好是在找到故障原因的時候立即更換相應(yīng)的損壞設(shè)備。根據(jù)發(fā)電機的機構(gòu)組成，可按照結(jié)構(gòu)進行有序的故障處理。

對于不能及時確定原因的振動情況，以振動緩慢增加時較多。在運行現(xiàn)場不能及時找出原因的情況下，一般可采用高速平衡對機組的振動進行改善，抑制振動隨負荷的增加而增加或盡量將其控制在一定范圍內(nèi)。在振動情況明顯得到緩解時，可以不再進行維修。但在振動情況反復(fù)出現(xiàn)的時候，就必須要及時查找振動原因并將其解決。

5 結(jié) 語

對于燃氣輪發(fā)電機組的不穩(wěn)定振動，一般情況下較難檢查，為了不影響正常的生產(chǎn)活動，可以在其運行的時候采用一定的方法進行臨時緩解。在機組停止運行的時候，再通過有效的方法對機組進行全面的檢查。在查找到具體原因后，再對發(fā)電機進行全面的維修處理。這樣能夠在一定程度上避免生產(chǎn)節(jié)奏被打亂，影響發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。

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