火力發電廠汽輪機振動故障分析與檢修

李春越

（大唐國際發電股份有限公司張家口發電廠，河北 張家口 075133）

引言：汽輪機的安全運行對于火力發電而言十分重要，其運行的結構非常復雜，運行過程中容易受到很多因素的干擾，一定會出現不可避免的振動現象。這種振動現象會減負荷降效率，也會讓整個機組停止運行，甚至會對整個生產的效率產生嚴重的影響。所以做好汽輪機振動的故障處理十分重要，并且應該加強日常的檢查與后期的維護，才能夠保證發電機組的穩定運行，相關工作人員必須嚴格對待。

一、火力發電廠汽輪機振動故障的種類

（一）氣流激蕩與軸承油膜振蕩的影響

導致汽輪機組發生異常振動的情況有很多，每一種情況都有不同的原因[1]。對于氣流激蕩和軸承油膜振蕩引起的振動，首先，其肯定是由于葉片受到不均衡的氣流沖擊，而產生了一定的氣流激蕩。這種激蕩如果長時間未處理，就會使機器內部的葉片發生膨脹，進而影響內部的氣流流通效果引起不正常振動。第二點，油膜不穩定或者在運行過程中遭到破壞，一定會引起相應元件被燒毀，進而產生不正常的形變，引起振動故障。

（二）機組中心不正引起的振動故障

機組在運行的過程中，如果真空程度降低，會使運行的低壓缸排氣的溫度驟然升高，后軸座承受的熱量會急劇增加，引起機組中心元件的損壞，進而產生振動現象。也會由于汽輪機啟動，如果緩機的時間不充足，以及升速或者降速過快都會引起汽缸內部的不均勻膨脹，而產生相對的偏斜現象引起振動。更會在機組處于不正常溫度運行的情況下，使內外的壓力值增加超過正常運行的限度引起振動。設備安裝中心偏差大，也會在運行過程中產生正常的現象[2]。這種振動可以隨時調整，但如果沒有及時發現，則會產生較大的后果。

（三）轉子彎曲引起的振動故障

由于轉子發生彎曲引起的振動現象非常的多，這種振動產生的原因通常是由于轉子永久性地彎曲而產生振動。如果轉子承受的壓力超過應有的屈服強度限值，則會使局部發生塑性形變[3]。這種形變應力消除之后，這種形變并不會消失，會在設備中產生永久性地彎曲，影響正常的使用效果，也會由于轉子的熱性能而產生彎曲。比如通過臨界轉速時，其軸向振幅逐漸增加，并且增加的情況非常明顯。

（四）轉子質量不平衡引發的振動故障

轉子在找平衡的過程之中，如果不能夠消除不平衡的能量，就會讓轉子上的某些零部件產生松動的現象，進而讓這種不平衡的現象加劇。也會在設備運行的過程中，使轉子葉片產生損壞的情況，更加增加了企業的經濟成本[4]。

（五）其他原因引起的振動故障

汽輪機組在安裝的過程中，某些零部件會產生松動的情況，這是讓振動產生的常見原因。發電機組內部故障而引起的振動，這也是影響設備使用效果，并且造成電機轉子線圈短路的重要原因。汽輪機組內部的零部件發生摩擦而引起的振動也會引起相應的經濟和效率損失。不但如此，當機組在正常運行期間，由于蒸汽攜帶水分進入到氣缸內，會讓內部的氣流與水分產生較大的沖擊，將軸承的推力瞬間增大，影響不平衡的扭力產生振動現象。

二、火力發電廠汽輪機振動的影響及其處理辦法

（一）火力發電廠汽輪機振動的影響

由于末端軸封磨損嚴重，會讓低壓汽缸產生真空的情況。并且這種真空的情況會隨著機器的損壞而影響整體的穩定性，進而讓機組的經濟價值和使用效果都受到影響，這是產生振動的第一個影響。第二個影響，是當轉動部件的材料，因疲勞度而產生降低，必定會讓葉片和輪盤等產生損壞。第三個影響，當動靜摩擦產生的情況下，會讓內部的局部構件產生過高的溫度，發生永久性地彎曲，影響后續的使用效果。后續的影響就是其會產生可能的安全事故，造成人員和財產損失。第四個影響，汽輪機在實際運行時，如果內部進入了水或冷卻后的水蒸氣，將會對整個汽輪機安全穩定運轉帶來非常嚴重的破壞影響。具體來說，除了水以外，冷的水蒸氣在凝結后，本身也不成水。水不僅會影響汽輪機的轉動，還會破壞汽輪機的葉片，增大汽輪機葉片零件的磨損，引起葉片發生銹蝕，除此之外，還會破壞汽輪機的軸承，引起汽輪機內的缸體出現變形問題，最終導致汽輪機發生嚴重故障，無法正常運行。基于此，在后續檢修維護時，加強汽輪機防水保護非常關鍵。第五個影響，汽輪機轉動速度超出了安全范圍所帶來的影響。汽輪機在實際工作運行時，一般需要高旋轉，在這一過程中，確保不同機械設備精密配合非常關鍵。與此同時，汽輪機作為一種機械原動件，本身在高速旋轉之下，還會承受非常大的外力矩。一旦汽輪機運轉時，速度調節系統出現故障問題，引發汽輪機轉速異常增大，超出轉速安全范圍，將會帶來非常嚴重的影響。這種影響表現為：在超速運轉下，汽輪機風扇承受的應力將會非常高，從而導致葉片直接被甩落，軸承也會因此受到非常嚴重的損壞。嚴重時，飛出的扇葉還會破壞汽輪機其他設備，甚至導致傷人安全事故，破壞掉整個汽輪機組。

（二）火力發電廠汽輪機振動的處理辦法

對于汽輪機組發生振動的情況，有很多的處理辦法，每個處理的辦法也會針對不同的情況而具體展開。第一點，當機組運行期間的振動福利突然增大，會產生異常的聲音。這個時候應該引起管理人員的注意，并且針對其振動的原因展開分析。如果能夠了解到其產生的原因，就會更有利于工作人員解決這種振動現象。首先，應該檢查主汽門及調節的氣門是否處于正常開啟的狀態。其次，可以檢查缸內的溫度是否正常，機組的熱膨脹是否均勻，機組的負荷和蒸汽溫度是否產生突然的變化。然后應該檢查潤滑油的溫度和油壓是否正常，這對于振動也有著顯著的影響。第二點，如果通過上述的操作，仍然不能夠找到準確的振動原因，應該聯系專業的人員對振動頻率進行圖譜的表述，并且進行精準地測量。在調取到正確的原因之后，才能夠采取正確的措施，也要對當時的設備情況進行及時記錄，并且將記錄文件妥善保管。第三點，如果振動的幅度超過了設備運行的極限值，應該立即停止機組，當機組產生強烈振動或巨大后門的情況下，應該立即破壞真空緊急停機。為了讓軸承及轉子的運行更加平穩，應該適當地降低轉子及軸承之間產生的摩擦力。油膜振蕩情況產生的震動，應該讓內部的壓力和濕度都達到相應的標準，合理降低潤滑油的黏性，讓其能夠滿足油膜周圍的承載力。如果增加了油粘度，使油的分布變得不均勻。那么應該讓摩擦力逐漸增加，出現嚴重的油膜振動現象，會讓構件的間隙減小，寬度變大，也會讓這種不平衡的現象加劇，所以應該引起各位的注意。要針對汽輪機凝汽器真空較低給出具體解決的方案，應該發現其產生結構的現象應該定期對結垢處進行清理，機組的真空系統應該積極尋找泄漏點，并且保證機組的軸封供給達到正常的狀態。這對于讓整個火力發電廠設備的正常運行具有重要的影響。第四點，在汽輪機組實際運行的過程中，一定要加強防水，防止汽輪機組內部進水。與此同時，在實際維修過程中，還應注重提高對蒸汽壓力與溫度變化的重視程度。在實際維護檢查過程中，一旦發現蒸汽溫度出現了明顯的下降現象，必須要趕在降低至最低限度的溫度之前，找出降溫原因的原因，在此期間，還需要及時進行緊急停機處理。并對水位變化進行長時間持續的監視，預防汽輪機進水。當在監視過程中，一旦發現有汽輪機進水的跡象，必須要及時切斷進水水源，加強汽輪機的疏水工作，及時排出水分。除此之外，還需要對汽輪機的加熱器運行狀態進行檢查，確保加熱器能夠正常工作，避免水蒸氣變冷進水。第五點，為了防止汽輪機發生超速轉動的情況，加強調節系統的檢修維護非常關鍵。在此基礎上，還應選擇在汽輪機中，采用保安系統，對汽輪機轉子轉動速度進行實時的監控，一旦發現轉子轉動速度超出一定范圍，及時利用保安系統進行報警，防止汽輪機的轉速持續提高。基于此，在后續進行汽輪機的檢修與維護過程中，相關人員還需要加強對汽輪機組保安系統的檢查，確保其始終處于正常運行狀態，能夠對汽輪機組轉速進行實時監控，有效保護汽輪機組的安全。

三、火力發電廠汽輪機振動的檢修

對于發電機廠汽輪機振動的情況進行檢修是十分必要的。能夠通過檢修了解到設備運行的具體情況，并且及時排查不符合要求的安裝方式以及老化破損的應用元件。通過更換這些元件，并且將無效的部位拆除以及更換新的部位，能夠達到更好的防止振動效果，也會對整個機組的運行有著積極的促進作用。如果發現機組產生振動現象，應該啟動六次以上的檢查。每次檢查如果都出現相應的構件或者部位振動情況過于明顯，應該在一分鐘內將其振動幅度降低。如果不能夠降低，應該停止相應的電源開關，讓設備停止運行，并且通過工作人員對不同振動峰值數據的了解和分析，仍然不能夠找到處理辦法和振動原因，則應該邀請更專業的人員來檢查，保證火力發電廠的正常工作。在進行機組檢修的過程之中，也應該讓專業的技術人員了解到相應的專業技能，并且讓火力發電廠對相應的工作人員進行培訓，讓其了解正常的工作方式和工作技巧，不應該使用錯誤的方式和技巧進行這種施工。如果使用這種錯誤的方式，一定會對整個火力發電廠的運行情況和機組的正常運行產生不利影響。不但如此，火力發電廠更要安排專業的檢修人員，對已經發生故障的部位進行持續的跟蹤和觀察。觀察其后續的情況是否能夠滿足整個設備的正常運行，又是否會對其他正常的部件產生不正常的影響。這種振動現象可能只是由局部產生的，但是會對整個整體產生不可估量的后果。嚴重的情況甚至會讓整個城市的電力輸送產生巨大影響。所以第三方的監督和后期的維護十分重要，不但應該在安裝的過程中格外認真，更要在檢修的過程中投入百分百的注意力。相信未來火力發電廠的運行會更平穩。

結束語：總而言之，在現今的社會中，人們的生活水平和物質層次都得到了很高的提升。因此，對于電力的需求量達到前所未有的巨大體量。電力企業的正常運行在這個過程中顯得十分重要，而汽輪機組的性能，對于火力電廠的穩定運行會產生直接的影響。所以必須對汽輪機組運行過程中，產生的不正常振動現象及時了解，通過已有的技術和最新的方案解決這種振動現象帶來的影響，達到穩定的電力應用效果。