火力發(fā)電廠汽輪機振動故障分析及其檢修

楊宗冰

摘 要：火力發(fā)電廠現(xiàn)階段仍是我國主要的電廠類型，汽輪機在火力發(fā)電廠的發(fā)電過程中發(fā)揮著重要的作用。振動故障是火力發(fā)電廠的汽輪機在運行過程中最容易出現(xiàn)的一種故障類型，做好汽輪機故障的檢修工作，對保障火力發(fā)電廠的正常運行具有重要的作用。本文以火力發(fā)電廠的汽輪機為主要研究對象，著重對火力發(fā)電廠汽輪機振動故障以及檢修方法進行研究和分析，旨在促進我國火力發(fā)電廠發(fā)電技術(shù)水平的進一步提高。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;汽輪機;振動故障

前言：隨著越來越多網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)以及電子設(shè)備和智能化設(shè)備的應(yīng)用，現(xiàn)階段我國在社會發(fā)展的過程中對電力資源的市場需求也逐漸提高。對于發(fā)電廠來說，如何在保障自身發(fā)電運行安全的前提下滿足越來越高的市場需求，是其需要重點研究和解決的問題。作為保障火力發(fā)電廠正常運行的重要機械設(shè)備，對汽輪機產(chǎn)生的故障原因以及檢修方法進行分析，對促進火力發(fā)電廠的正常運行具有重要的作用。

一、火力發(fā)電廠汽輪機的振動故障

（一）油膜振蕩

油膜振蕩是火力發(fā)電廠汽輪機在實際應(yīng)用過程中最常出現(xiàn)的一種振動故障問題，這種故障主要是由于在汽輪機的正常運行過程中，轉(zhuǎn)子需要在油膜上進行高速旋轉(zhuǎn)，如果轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的過程中缺少一定的穩(wěn)定性，就會觸碰到汽輪機的軸線，并造成平衡點的渦動，這種渦動就是導致油膜振蕩故障產(chǎn)生的最直接原因[1]。而這種渦動現(xiàn)象會受到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速以及軸頸的圓周速度的影響，對油膜振蕩的故障問題產(chǎn)生最直接的影響。

（二）氣流激振

判斷火力發(fā)電廠的汽輪機是否發(fā)生氣流激振故障，主要可以從汽輪機的運載負荷、振動頻率、渦動現(xiàn)象以及葉片的運行狀態(tài)進行判斷。當汽輪機的實際運行負荷與額定的運行負荷存在一定差異時，軸振頻率的大小會直接反映出是否發(fā)生氣流激振;當強烈振動頻率與高中壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速存在差異時，也大多是由于氣流激振導致的;汽輪機的正向渦動以及葉片受到氣流的不均勻沖擊也都是由氣流激振引起的。

（三）重熱現(xiàn)象

重熱現(xiàn)象主要是由于汽輪機在運轉(zhuǎn)的過程中因各種設(shè)備構(gòu)件的摩擦生熱而產(chǎn)生的故障[2]。當這種故障發(fā)生時，汽輪機在運行過程中產(chǎn)生的各項運行參數(shù)會受到一定程度的影響，這樣不僅會導致汽輪機的實際應(yīng)用效果產(chǎn)生一定的偏差，還會因燃料的不完全燃燒而造成增加能源消耗的情況，進而增加火力發(fā)電廠的運行成本。

（四）轉(zhuǎn)子彎曲

轉(zhuǎn)子彎曲也是火力發(fā)電廠汽輪機主要產(chǎn)生的振動故障之一，轉(zhuǎn)子的彎曲具體包括兩種情況，一種是轉(zhuǎn)子的永久性彎曲，一種是轉(zhuǎn)子的熱彎曲。轉(zhuǎn)子的永久性彎曲主要是指轉(zhuǎn)子受到大于材料屈服極限的內(nèi)應(yīng)力影響而產(chǎn)生的塑性變形，而轉(zhuǎn)子的熱彎曲則主要是通過軸向振動表現(xiàn)出來的彎曲現(xiàn)象[3]。這兩種轉(zhuǎn)子彎曲現(xiàn)象都會在一定程度上造成火力發(fā)電廠汽輪機的振動故障。

二、火力發(fā)電廠汽輪機振動故障的檢修方法

振動故障是火力發(fā)電廠汽輪機在實際運行過程中最為常見的一種故障，這種故障一旦發(fā)生就會對火力發(fā)電廠的正常生產(chǎn)運行產(chǎn)生較為嚴重的影響。望亭發(fā)電廠作為我國目前比較具有代表性的一種火力發(fā)電廠，在實際的運行過程中做好汽輪機振動故障的檢修工作，對保證望亭發(fā)電廠的發(fā)電量和發(fā)電效率，提高該發(fā)電廠在電力市場中的經(jīng)濟發(fā)展實力具有重要的作用。在對火力發(fā)電廠汽輪機的振動故障進行檢修時，主要可以從以下幾個方面來著手：

（一）解決油膜振蕩問題

在對汽輪機在實際運行過程中產(chǎn)生的油膜振蕩問題進行檢查和維修時，最主要的就是要依據(jù)油膜振蕩故障的發(fā)生原理來采取合適的檢查和維修手段。從檢查油膜振蕩故障的方面來說，相關(guān)的工作人員不僅要定期對汽輪機的運行過程進行檢查，還要更加注重容易發(fā)生油膜振蕩故障的轉(zhuǎn)子、軸承等是否發(fā)生渦動現(xiàn)象進行檢查，保證汽輪機的轉(zhuǎn)子在運行過程中始終保持平衡的狀態(tài)。而從維修油膜振蕩故障的方面來說，相關(guān)的工作中人員不僅可以通過適當增高軸瓦比壓來保證轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運行，還可以通過調(diào)整軸頸與軸瓦之間接觸角的角度以及軸瓦頂部間隙的方法來調(diào)整轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)，進而減小油膜振動故障給汽輪機的正常運行造成的影響。

（二）解決氣流激振問題

通過前面的分析可以得知，造成汽輪機氣流激振故障的原因有很多，在對氣流激振故障進行檢查和維修時，首先要對容易導致氣流激振故障位置的運行情況進行定期的檢查，而在發(fā)生氣流振蕩故障之后，技術(shù)人員最主要的是要第一時間對發(fā)生氣流激振故障的原因進行排查和分析。與其他的振動故障相比，氣流激振的故障在實際的發(fā)生過程中會伴隨著比較明顯的汽輪機運行參數(shù)的變化，因而在對汽輪機的氣流激振故障進行檢修時，不僅要及時對發(fā)生氣流激振故障的原因進行查找，還要做好相關(guān)運行參數(shù)的數(shù)據(jù)變化記錄，以便能夠及時對故障問題采取針對性的措施來進行維修。

（三）解決重熱現(xiàn)象問題

重熱現(xiàn)象從本質(zhì)上來說主要是由于汽輪機的高速運轉(zhuǎn)導致的，在對重熱現(xiàn)象進行檢修時，最主要的就是要明確汽輪機在實際運行過程中消耗的功率和電量。在現(xiàn)階段我國火力發(fā)電廠的運行過程中，汽輪機往往是通過與其他機械設(shè)備組成的汽輪機組來實現(xiàn)工作的。汽輪機的轉(zhuǎn)速是影響汽輪機熱循環(huán)運行效率的最主要因素，在汽輪機組的運行過程中不僅要保證各種具體的機械設(shè)備的配置情況，還要在保證汽輪機的轉(zhuǎn)速維持在合理范圍的同時，將汽輪機中的焓參數(shù)的數(shù)值降到最小，這樣才能夠通過加強對汽輪機熱循環(huán)的控制來減小重熱現(xiàn)象對汽輪機正常運行造成的影響。

（四）解決轉(zhuǎn)子彎曲問題

在對轉(zhuǎn)子彎曲故障進行檢修的過程中，最主要的就是要針對不同的彎曲形式來選擇合適的檢修方法。當轉(zhuǎn)子發(fā)生永久性彎曲時，為了盡量減少因轉(zhuǎn)子彎曲故障而造成發(fā)電廠的經(jīng)濟損失，最主要的就是要對轉(zhuǎn)子進行直軸處理。而當轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲時，為了保證汽輪機的正常運行，需要及時更換全新的轉(zhuǎn)子，防止轉(zhuǎn)子在運行過程中持續(xù)出現(xiàn)熱彎曲的現(xiàn)象而影響正常的電力生產(chǎn)過程。

（五）在檢修過程中需要注意的問題

1.頻譜分析診斷法

由于振動故障是汽輪機所有故障中最為常見也是對汽輪機的正常運行影響較大的故障問題。當汽輪機發(fā)生故障時，最主要的就是要采用一定的分析方法來判斷發(fā)生的振動故障具體類型和原因。現(xiàn)階段，包括望亭發(fā)電廠在內(nèi)的我國大部分火力發(fā)電廠都主要是依據(jù)頻譜分析診斷法來對汽輪機的振動故障進行分析的。這種診斷方法主要是依據(jù)汽輪機在發(fā)生振動故障過程中不同部位產(chǎn)生的振動頻率的不同來呈現(xiàn)出一定的頻譜，讓相關(guān)的技術(shù)人員能夠更直觀了解到汽輪機在運行過程中存在的異常情況。

2.故障信號的處理

對于火力發(fā)電廠應(yīng)用的汽輪機來說，其發(fā)生的振動故障大部分原因都是由于轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸等在實際的應(yīng)用過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速異常、氣流不均勻等情況導致的，因而在發(fā)生振動故障之前，汽輪機通常會出現(xiàn)一些代表著故障問題的信號。在對汽輪機的振動故障進行檢修時，工作人員可以將這種信號提取出來，并根據(jù)一定的公式算法來實現(xiàn)對振動故障的原因判斷，進而采取更有針對性的措施來維修故障。

結(jié)論：綜上所述，汽輪機的正常運作對保障火力發(fā)電廠的運行安全具有重要的作用。現(xiàn)階段，我國越來越重視對火力發(fā)電廠在運行過程中產(chǎn)生的汽輪機故障問題。在對汽輪機容易產(chǎn)生的故障問題以及檢修方法進行分析之后可以得知，要想保證汽輪機能夠在火力發(fā)電廠中正常發(fā)揮作用，不僅要加強對汽輪機運行情況的定期檢查，還要對現(xiàn)有的發(fā)電技術(shù)以及運行系統(tǒng)進行進一步的優(yōu)化調(diào)整。

參考文獻：

[1]王勝利.火力發(fā)電廠汽輪機振動故障分析與檢修[J].新型工業(yè)化，2021，11（01）：132-133+147.

[2]李寬寬.火力發(fā)電廠汽輪機油系統(tǒng)常見故障分析及防治措施[J].機電信息，2019（35）：112-113.

[3]郝建業(yè).火力發(fā)電廠汽輪機的常見故障分析與檢修[J].價值工程，2019，38（26）：78-79.