大型火電廠汽輪機(jī)軸承振動(dòng)大的原因及對(duì)策分析

林翔

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，同時(shí)也是順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的要求，火電廠的規(guī)模和裝機(jī)容量也在逐漸擴(kuò)大。汽輪機(jī)作為大型火電廠的重要組成部分，得到了廣泛關(guān)注。一方面，汽輪機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)能夠使電力得到有效的規(guī)劃。另一方面，隨著裝機(jī)容量的增大，汽輪機(jī)軸承仍然存在著振動(dòng)較大的情況，需要技術(shù)人員去解決。因此文章針對(duì)大型火電廠汽輪機(jī)軸承振動(dòng)大的原因，提出適當(dāng)?shù)慕鉀Q方法。

關(guān)鍵詞：大型火電廠汽輪機(jī);軸承震動(dòng);

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(jiàn)，由此導(dǎo)致振動(dòng)幅度變大，原因包含：1）汽輪機(jī)通過(guò)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(guò)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(guò)高壓封片進(jìn)行安裝。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，溫度升高無(wú)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(wèn)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(wèn)題。

2. 大型火電廠汽輪機(jī)軸承振動(dòng)大的處理方法

2.1 仔細(xì)檢查排除汽流激振現(xiàn)象

仔細(xì)排查氣流激振現(xiàn)象非常必要。主要內(nèi)容有：

（1）運(yùn)行人員進(jìn)行定期檢查，根據(jù)汽輪機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行氣流激振的信息記錄。

（2）分析故障。檢查人員應(yīng)該以“月”或者“年”為標(biāo)準(zhǔn)，將每一次振動(dòng)所出現(xiàn)的時(shí)間以及相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)。并根據(jù)機(jī)組軸承振動(dòng)中的最大值與最小值的比較，繪制出相應(yīng)的曲線。

（3）曲線的分析工作。曲線的走勢(shì)與變化幅度都代表著汽輪機(jī)在負(fù)荷臨界點(diǎn)的速率變化。檢查人員應(yīng)該采用逐一排除的方式，根據(jù)蒸汽流量的不同進(jìn)行氣汽壓的調(diào)整，最終達(dá)到氣流激振排除的目的。

2.2 控制轉(zhuǎn)子溫度，避免因受熱不均產(chǎn)生熱變形

控制轉(zhuǎn)子溫度的措施主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）工作人員要進(jìn)行轉(zhuǎn)子的狀態(tài)性檢查，以轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的均和性為主，將旋轉(zhuǎn)的重心進(jìn)行重新調(diào)整。如果重心以規(guī)范化布局的形式呈現(xiàn)在機(jī)組內(nèi)部，那么則會(huì)使軸承的工頻減弱，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子溫度控制的目標(biāo)。

（2）運(yùn)行人員定期監(jiān)視轉(zhuǎn)子的溫度及偏心，合理安排機(jī)組檢修時(shí)間，將偏心大的轉(zhuǎn)子進(jìn)行直軸，消除彎曲情況，避免轉(zhuǎn)子熱彎曲的發(fā)生。

（3）加強(qiáng)機(jī)組的開(kāi)停機(jī)管理，使轉(zhuǎn)子受熱均勻，避免轉(zhuǎn)子熱彎曲。通過(guò)以上措施從而減少動(dòng)靜摩擦，防止振動(dòng)產(chǎn)生。

2.3 掌握摩擦振動(dòng)原理，減輕摩擦振動(dòng)現(xiàn)象

首先，工作人員應(yīng)該從摩擦的基本原理出發(fā)，研究振動(dòng)現(xiàn)象。摩擦振動(dòng)主要體現(xiàn)在轉(zhuǎn)子上。當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲的現(xiàn)象時(shí)，汽輪機(jī)會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不規(guī)則、劇烈抖動(dòng)等情況。由于轉(zhuǎn)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(duì)較大，轉(zhuǎn)子在不斷運(yùn)行下的溫度也會(huì)隨著升高，兩個(gè)截面中的運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡加劇。轉(zhuǎn)子的某一局部會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱的現(xiàn)象，從而造成轉(zhuǎn)子彎曲，振動(dòng)增加。所以，工作人員應(yīng)該從摩擦的原理出發(fā)，檢查與核實(shí)問(wèn)題。主要有：

（1）記錄振動(dòng)的穩(wěn)定性，及時(shí)檢查轉(zhuǎn)子質(zhì)量。檢查人員要調(diào)整機(jī)組運(yùn)行中的溫度與頻率，將相鄰兩軸承之間的位置進(jìn)行有效的調(diào)整。按照汽輪機(jī)的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速以及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間進(jìn)行逐一統(tǒng)計(jì)，在運(yùn)動(dòng)規(guī)則性得以體現(xiàn)。

（2）調(diào)整兩個(gè)截面的位置，實(shí)現(xiàn)受力的均勻性與平衡性，減少摩擦過(guò)程中的熱量。

2.4 做好振動(dòng)監(jiān)測(cè)工作，完善軸系監(jiān)控保護(hù)裝置

做好振動(dòng)監(jiān)測(cè)工作，完善軸系監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)主要表現(xiàn)在機(jī)組軸承等材料的選擇上。

（1）應(yīng)該將軸承的類型進(jìn)行統(tǒng)一，以方便軸系監(jiān)控設(shè)置的安裝。

（2）在操作過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)該進(jìn)行反復(fù)的實(shí)驗(yàn)調(diào)整，在嚴(yán)格執(zhí)行工藝方法的基礎(chǔ)上確保軸承選用及安裝的合理化。

2.5 完善軸封自動(dòng)裝置，加強(qiáng)運(yùn)行中軸封監(jiān)視及調(diào)整完善軸封自動(dòng)裝置，以軸封間隙的范圍為基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)間隔的連續(xù)性調(diào)整。通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)來(lái)調(diào)整軸封的距離，利用壓力差法的方式調(diào)節(jié)壓力差。采取有效的過(guò)濾設(shè)備，防止軸封帶水，將冷凝水與蒸汽分割，從而達(dá)到軸封的正常壓力及蒸汽品質(zhì)，利用自動(dòng)裝置加強(qiáng)機(jī)組軸封管理。提供機(jī)組各工況下的軸封供汽，避免因軸封壓力不當(dāng)，造成機(jī)組振動(dòng)。

3. 結(jié)束語(yǔ)

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(wèn)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(guò)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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