淺談大型火電廠汽輪機(jī)軸承振大的原因分析及處理

趙吉龍

摘 要：新常態(tài)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，大型火電廠建設(shè)數(shù)量不斷增多，裝機(jī)容量提高。而作為大型火電廠的重要設(shè)備構(gòu)成，汽輪機(jī)備受關(guān)注。基于此，本文主要論述了大型火電廠汽輪機(jī)軸承振大原因及處理方式，以供參考。

關(guān)鍵詞：大型火電廠；汽輪機(jī)；軸承振大原因；處理措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.158

0 引言

隨著時(shí)代的進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)及居民日常生活中，電能供給提出了新的質(zhì)量要求。作為大型火電廠的重要設(shè)備，汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)直接影響到電能的正常供給。在實(shí)際工作中，汽輪機(jī)故障，尤其是軸承振大，為居民日常生產(chǎn)與生活造成了嚴(yán)重的影響，因此深入分析汽輪機(jī)軸承振大原因及處理措施，具有非常重要的意義。

1 汽輪機(jī)軸承振大原因

（1）氣流激振。大型火電廠軸承轉(zhuǎn)動(dòng)中，氣流激振現(xiàn)象比較常見，由此導(dǎo)致振動(dòng)幅度變大，原因包含：1）汽輪機(jī)通過葉輪及安裝的葉片，將蒸汽機(jī)械能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，蒸汽對(duì)葉片不斷沖擊，因葉片所占面積大，且末級(jí)葉片比較長(zhǎng)。氣流到達(dá)輪機(jī)尾端，運(yùn)行不規(guī)則且比較混亂。同時(shí)，葉片具有膨脹與收縮性，連續(xù)性振動(dòng)影響下發(fā)生改變，影響到汽輪機(jī)流經(jīng)通道出現(xiàn)激振。2）氣流激振與傳統(tǒng)振動(dòng)方式有所差異，其主要體現(xiàn)在頻率不穩(wěn)定，氣流激振頻率嚴(yán)重分化，如果汽輪機(jī)處于低頻狀態(tài)，其分量數(shù)值就會(huì)增大，產(chǎn)生較大的氣流差值，運(yùn)行參數(shù)不斷變大，發(fā)生軸承振大。（2）轉(zhuǎn)子熱變形。隨著裝機(jī)容量的增長(zhǎng)，轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度也不斷增加，轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱變形，導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)出現(xiàn)異常。首先，根據(jù)轉(zhuǎn)子熱變形機(jī)組振動(dòng)特點(diǎn)，振動(dòng)幅度與機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)間密切相關(guān)。轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，其產(chǎn)生的熱量就越多，溫度也不斷增加。轉(zhuǎn)子運(yùn)行是有規(guī)則的，有相應(yīng)的承受標(biāo)準(zhǔn)。如果高出現(xiàn)有負(fù)載量，就會(huì)影響汽輪機(jī)組冷卻狀態(tài)，轉(zhuǎn)子自身金屬特點(diǎn)也會(huì)改變。尤其在機(jī)組啟動(dòng)到定速時(shí)間，很多汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子都會(huì)出現(xiàn)熱變形。其次，轉(zhuǎn)子不斷受熱，就會(huì)發(fā)生彎曲變形，呈現(xiàn)出“凹凸不平”，在運(yùn)作渠道中機(jī)組運(yùn)行受阻，發(fā)生異常振動(dòng)。此外，轉(zhuǎn)子材質(zhì)不同，其承受內(nèi)應(yīng)力也不同，熱量釋放也有所差異。轉(zhuǎn)子受熱后，導(dǎo)致振動(dòng)倍數(shù)不斷增加，結(jié)合熱量散發(fā)頻率形成相位波動(dòng)，此種情況下，轉(zhuǎn)子異常振動(dòng)更加明顯。（3）摩擦振動(dòng)。摩擦振動(dòng)引起振大主要體現(xiàn)為：1）受轉(zhuǎn)子影響，機(jī)組運(yùn)行中，工作溫度不斷升高，導(dǎo)致機(jī)組內(nèi)外部形成氣壓差。如果氣壓差發(fā)生變化，振動(dòng)信號(hào)也會(huì)不同，受線性沖擊影響，主工頻產(chǎn)生新的不平衡力并占據(jù)主導(dǎo)地位，由此形成振動(dòng)加劇現(xiàn)象。2）轉(zhuǎn)子與軸承摩擦過程中，火電機(jī)組分化統(tǒng)一區(qū)間波形，分化數(shù)量大，波形發(fā)生“削頂”現(xiàn)象，導(dǎo)致振動(dòng)加劇。3）汽輪機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，突然驟停，導(dǎo)致相位變化，軸承臨界值出現(xiàn)降速，原始溫度變小。由此溫度突然升高或降低，就會(huì)引起汽輪機(jī)抖動(dòng)，產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致振動(dòng)加劇。（4）軸封供汽壓力。在汽輪機(jī)組中，軸封是重要構(gòu)成部件，其結(jié)構(gòu)、材質(zhì)與形狀也會(huì)造成軸承振動(dòng)。其材質(zhì)構(gòu)造，一般通過高壓封片進(jìn)行安裝。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，溫度升高無法規(guī)避，高壓封片類似于硬性組件，外部結(jié)構(gòu)比較脆弱，使用不當(dāng)會(huì)發(fā)生軟化問題。如果軸封受熱變形，就會(huì)使軸封供氣壓力變大，封片發(fā)生倒伏，高壓端蒸汽外漏，低壓端空氣進(jìn)入。隨著負(fù)荷變化，軸封呈現(xiàn)高低起伏不同的變化，尤其是低壓缸軸封供氣壓力與內(nèi)部蒸汽兩者之間的壓力差，導(dǎo)致振動(dòng)加劇。（5）人員操作不規(guī)范。汽輪機(jī)組運(yùn)行中，操作人員操作不規(guī)范，也是引起軸承振大的重要因素。部分火電廠操作人員主管認(rèn)為自身經(jīng)驗(yàn)豐富，不用檢查就可進(jìn)行操作，因此實(shí)際執(zhí)行時(shí)，不會(huì)嚴(yán)格依照步驟進(jìn)行操作，甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，導(dǎo)致潤(rùn)滑油發(fā)生中斷。一旦潤(rùn)滑油中斷，軸承失去支撐動(dòng)力，汽輪機(jī)動(dòng)靜部分出現(xiàn)嚴(yán)重的摩擦，從而引起振動(dòng)加劇問題。

2 汽輪軸承振大處理措施

（1）仔細(xì)排查氣流激振現(xiàn)象。首先，相關(guān)操作人員要定期檢查汽輪機(jī)組，詳細(xì)記錄其運(yùn)行狀況。其次，檢查時(shí)，根據(jù)一定時(shí)間段，將檢查中發(fā)現(xiàn)的振動(dòng)時(shí)間與數(shù)據(jù)，與機(jī)組正常振動(dòng)范圍最大與最小值進(jìn)行比較，繪制變化曲線。最后，細(xì)致分析已繪制的變化曲線圖，其 清除反映了汽輪機(jī)組在臨界點(diǎn)狀態(tài)下的速率變化情況，相關(guān)人員通過逐一排查方式，調(diào)整不同蒸汽流量下的氣壓，以此實(shí)現(xiàn)消除氣流激振目標(biāo)。（2）提高轉(zhuǎn)子溫度掌控能力，預(yù)防熱變形。轉(zhuǎn)子溫度控制措施主要包含，首先，工作人員嚴(yán)格檢查轉(zhuǎn)子運(yùn)行狀態(tài)，并以轉(zhuǎn)子系統(tǒng)平衡性為重點(diǎn)檢查內(nèi)容，適當(dāng)調(diào)整轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心，規(guī)范機(jī)組內(nèi)部中心分布情況，降低軸承工頻，有效控制轉(zhuǎn)子溫度。其次，相關(guān)人員定期監(jiān)視轉(zhuǎn)子溫度與偏心狀況，合理設(shè)置機(jī)組檢修時(shí)間，直軸品信較大的轉(zhuǎn)子，消除彎曲現(xiàn)象。最后，加強(qiáng)管理機(jī)組開停機(jī)情況，確保轉(zhuǎn)子受熱效果均勻，以防轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲，采用多種方式降低轉(zhuǎn)子動(dòng)靜摩擦次數(shù)與頻率，以此有效預(yù)防發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象。（3）提高振動(dòng)檢測(cè)工作的有效性，建立完善的軸系保護(hù)制度。其主要是通過對(duì)機(jī)組軸承材料進(jìn)行優(yōu)化得以實(shí)現(xiàn)的。首先，對(duì)軸承主要類型進(jìn)行統(tǒng)一管理，簡(jiǎn)化軸承系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的安裝流程。其次，實(shí)際操作中，工作人員需要反復(fù)調(diào)整實(shí)驗(yàn)具體細(xì)節(jié)，一方面，規(guī)范化執(zhí)行工藝方法，同時(shí)確保軸承材料選擇的合理性；軸系控制設(shè)備科自動(dòng)感應(yīng)其自身運(yùn)行情況，涵蓋汽輪機(jī)運(yùn)行速度、市場(chǎng)及摩擦力等。在一定時(shí)間內(nèi)，振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可顯示軸封內(nèi)氣壓，分析溫度氣壓關(guān)系。高壓或高溫環(huán)境下，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)預(yù)警程序，建立完善的監(jiān)控設(shè)置，為后期技術(shù)人員實(shí)施調(diào)整提供便利。（4）提高軸封自動(dòng)裝置性能，加強(qiáng)監(jiān)控與調(diào)整。提高軸封自動(dòng)裝置性能，結(jié)合軸封間隙范圍，獲得連續(xù)性調(diào)整間隔效果。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整軸封距離，采用壓力差法調(diào)整壓力差。選用性能強(qiáng)的過濾設(shè)備，以防軸封發(fā)生帶水現(xiàn)象。對(duì)冷凝水與蒸汽進(jìn)行分割，以此確保軸封保持正常壓力，有效控制蒸汽品質(zhì)。利用機(jī)組軸封裝置管理，對(duì)振動(dòng)幅度進(jìn)行有效控制。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文針對(duì)當(dāng)前大型火電廠汽輪機(jī)組軸承振大問題，分析了振大基本原因，在此基礎(chǔ)上提出了相關(guān)解決策略。在實(shí)際操作中，相關(guān)任玉環(huán)必須要詳細(xì)了解軸承振大原因，通過提高檢查技術(shù)的規(guī)范性，提高軸封自動(dòng)裝置性能，降低汽輪機(jī)組軸承振動(dòng)幅度，以防因振動(dòng)幅度太大，發(fā)生軸承被損害等事故。

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