火電廠汽輪機異常振動故障排查技術分析

陳道水+程兆強

摘 要：本文主要是從油膜振動、氣流激振、轉子熱彎曲以及摩擦振動四個方面對火電廠汽輪機異常振動故障排查技術做出了詳細的分析和研究，這為有效的排查出火電廠汽輪機的異常振動故障提供了可供參考的意見和建議。

關鍵詞：火電廠；汽輪機；異常振動；故障排查技術

隨著社會經濟的快速發展，我國的城鎮化建設和工業化建設進程顯著加快，這在很大程度山都增加了對各項資源能源的需求。目前在我國電力系統中，火電廠仍然是主要的發現形式之一，為了更好的滿足人們對電力資源的需求，確保人們的用電安全，火電廠就需要保證自身系統運行的安全性和穩定性，這對我國城市化發展水平的進一步提升也具有重要的作用。但是火電廠汽輪機在運行過程中，由于受到各方面因素的影響，很容易出現故障問題，對整體系統的正常運行產生影響，因此相關人員在日常工作中需要做好故障排查工作，最大限度的避免汽輪機在運行過程中產生故障，對機組的正常運行產生不良影響。目前在火電廠汽輪機中，最常見的故障就是異常振動，這主要是由于機件磨損，或變形等原因造成的，維修人員需要根據實際情況進行針對性處理，保證汽輪機能夠正常運行。

一、油膜振動

（一）產生原因

汽輪機在啟動升速的過程中，經常會出現油膜振動問題，主要是由于軸承油膜快速選裝的狀態中，在較大荷載作用的作用下會對整體原先的穩定性產生影響。當軸承油膜好處于穩定狀態時，發電機轉子旋轉的中心是軸線，如果穩定狀態遭到破壞之后，就會在一定程度上增加軸頸旋轉線速度，進而增加軸承與轉子之間的摩擦損耗，降低臨界的軸系轉速，導致油膜壓力會持續增加[1]。這樣一來，油膜就會產生震蕩，對機組的運行穩定性產生直接的影響。在油膜震蕩過程中，隨著轉速的上升振動程度也會隨之增加，但振幅并不會縮小，當持續增加軸頸轉速的時候，也會同步增加半速渦動振動的頻率，當振動的頻率達到一定限值的時候，共振就會放大渦動，增大增幅，進而使轉軸跳動程度更加強烈。如果油膜振動程度較為嚴重的話，也會在一定程度上影響著外露的機組主軸外露部分，增加破壞程度。

（二）排查維修措施

根據油膜振蕩發生的原理，為了保證轉子和軸承工作更加可靠、安全，就需要使摩擦力減小，保證潤滑油的濕度和壓力能夠滿足相關標準要求規定，并使潤滑動力粘度最大限度的降低，這主要是由于潤滑油粘度與油膜承載力之間是呈正比例關系的，但如果僅僅只是單一的提高潤滑油粘度的話，就會對油的均勻分布造成破壞，進而導致摩擦力增加[2]。另外，在油膜振蕩故障排查中，還可以利用降低軸瓦與軸頸兩者只阿金的接觸角、軸瓦頂部的間隙或者是增加上軸瓦軸承的合金寬度。

二、氣流激振

（一）產生原因

汽輪機組的高中壓轉子部位很容易出現氣流激振問題，其原因主要是由于汽輪機內的蒸汽在逐步膨脹過程中，一方面高中壓轉子會形成切向力轉矩，另一方面低壓端還需要承受高壓端形成的軸向力。在這種情況下，不平衡氣流會對高中壓轉子葉片產生沖擊，進而形成氣流激振故障。

（二）排查維修措施

根據上訴分析可以得出，在排查維修氣流激振故障的過程中，首先需要校驗鉆子的動平衡狀態，保證轉子的旋轉中心與質量中心具有一致性。其次在日常檢查的過程中，還需要對振動數據做好記錄，然后相關技術人員就能夠根據振動數據，結合振動曲線判斷其是否存在異常情況[3]。

三、轉子熱彎曲

（一）產生原因

轉子指的是汽輪機組中轉動部分的統稱，是實現能量轉換中的主要組成部分。造成轉子出現熱彎曲變形的原因主要與工作環境中的蒸汽參數、溫度參數之間具有直接的關系，并出現異常振動。目前汽輪機組在帶負荷運行階段中，發生轉子熱彎曲故障的機率比較大，在該階段中，轉子的工作環境不僅溫度較高，同時旋轉的速度也比較快，在強大離心力的作用下，主軸、葉輪以及葉片都需要承受較大的應力，進而很容易出現彎曲形變。當出現轉子熱彎曲故障之后，如果沒有將損壞的機件進行及時更換的話，很可能會引發其他安全隱患，如摩擦振動等[4]。

（二）排查維修措施

汽輪機鉆子的工作區域主要是集中在蒸汽區域內，這就表示發生熱彎曲的故障是較為常見的，因此在設計轉子的時候就應該考慮到這一方面的問題，盡可能的使用耐高壓、高溫、腐蝕的材料。如果發現轉子出現熱彎曲問題的話，就需要及時的停止運行，并將出現故障的零部件更換，進而消除故障影響，這是唯一的解決辦法。

四、摩擦振動

（一）產生原因

摩擦振動故障的發生原因主要是在長期運行的過程中，聯軸器、主軸、葉輪、葉柵等轉動部分的零部件在長期的高溫環境和作用力影響下，就會出現熱彎曲問題，并對原先的平衡狀態造成破壞，進而產生異常振動現象，但目前工頻仍然是汽輪機的主要振動信號。但是轉子在各種因素的影響下，如沖擊、非線性因素等，常常會出現高頻、倍頻、分頻分量現象，嚴重的話甚至會出現波形削頂問題[5]。當出現摩擦振動故障時，汽輪機轉子的振動幅值和頻率具有一定的波動特性，當摩擦振動持續時間比較長的話，還可能會出現渦動問題。

（二）排查維修措施

汽輪機組轉子在運行過程中，所處的工作條件和環境具有一定的復雜性，不僅僅需要承受較高的氣流作用力和高速旋轉，同時還會受到高壓、潮濕、高溫環境的腐蝕，進而對轉子的安全運行狀態造成直接的影響，因此后期的保養和維護工作是十分關鍵和必要的。這樣一來，一旦出現異常情況，就能夠及時發現，并采取針對性的補救措施，如更換、維修出現摩擦振動的機件，有效的避免對整個機組的正常運行都產生不良影響。異常振動是汽輪機組最常見的一種故障，引起故障發生的原因比較復雜多樣。一旦出現異常振動情況的話，就需要根據振動現象差異找出波動特性相位，并根據故障程度和影響采取針對性的檢修措施，保證火電廠汽輪機組能夠正常運行。

結語：總的來說，在火電廠汽輪機異常振動故障中，最常見的主要包括油膜振動、氣流激振、轉子熱彎曲以及摩擦振動四個方面，在故障排查的過程中，最關鍵的就是需要根據振動類型的不同，找出相應的故障部位和原因，并針對性的采取針對性措施及時處理，將故障影響程度控制在最小范圍內。這樣一來，就能夠保證火電廠正常運行，對經濟效益的增長也具有積極地促進作用。

參考文獻：

[1]殷富倫.淺談火電廠汽輪機異常振動原因及處理措施[J].科技創新與應用，2015，27：163.

[2]張彩霞.關于火電廠汽輪機異常振動的情況分析[J].科技創新導報，2013，28：75.

[3]陳可露.火電廠汽輪機異常振動原因及解決對策分析[J].中國新技術新產品，2016，15：63-64.

[4]張建波.火電廠汽輪機異常振動問題的檢測與排除[J].硅谷，2013，02：256.

[5]葛磊.火電廠汽輪機運行異常振動原因分析[J].科技創新與應用，2016，35：123.endprint