火電廠630MW發(fā)電機(jī)振動(dòng)原因分析

龍宇

大唐貴州發(fā)耳發(fā)電有限公司 貴州 六盤水 553017

1 發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)制造因素

在火電廠的630MW發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)之下，對(duì)于其中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行相關(guān)的受力分析，如果其中的質(zhì)量中心點(diǎn)以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸中心，不處于同一個(gè)位置，那么轉(zhuǎn)子就會(huì)有一個(gè)力矩的作用力，使得其中的轉(zhuǎn)子能夠產(chǎn)生離心偏向力。那么，在發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性相關(guān)設(shè)計(jì)當(dāng)中，使得整體機(jī)組發(fā)生振動(dòng)情況的因素，在很大程度當(dāng)中，是由于轉(zhuǎn)軸當(dāng)中離心力產(chǎn)生的激振力導(dǎo)致的。與此同時(shí)，一旦當(dāng)中的離心力的幅值超過所設(shè)定的某一個(gè)閾值之后，就會(huì)使得發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸振動(dòng)異常的情況難以避免。所以，在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在裝配的過程當(dāng)中，轉(zhuǎn)子的整體不平衡量，需要維持在某一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的乏味當(dāng)中。并且，在每一級(jí)葉片的裝配過程當(dāng)中，都需要對(duì)于葉片的動(dòng)平衡性能進(jìn)行校對(duì)。但是，對(duì)于轉(zhuǎn)子而言，整體的低速動(dòng)態(tài)平衡模型來說，其中的試驗(yàn)工作應(yīng)當(dāng)在整體發(fā)電機(jī)都裝配完成之后，在后續(xù)進(jìn)行完成。因此，同理來說，對(duì)于高速的動(dòng)態(tài)平衡模型的試驗(yàn)工作也是如此。

在整體的發(fā)電設(shè)備制作過程當(dāng)中，能夠?qū)е掳l(fā)電機(jī)當(dāng)中的轉(zhuǎn)子偏心距變大的原因，可能有兩點(diǎn)，分別是生產(chǎn)線裝配水平薄弱以及工業(yè)機(jī)床制造精度相對(duì)較低等等。在發(fā)電廠發(fā)生故障的時(shí)候，如果能夠?qū)τ诔跏嫉脑O(shè)計(jì)當(dāng)中進(jìn)行不足之處進(jìn)行提前檢查，對(duì)于后續(xù)盡快恢復(fù)整體的生產(chǎn)運(yùn)作過程具有積極的作用，能夠節(jié)省很多的檢修時(shí)間。因此，對(duì)于轉(zhuǎn)子的軸承來說，在初始的設(shè)計(jì)當(dāng)中具有不足之處的發(fā)動(dòng)機(jī)，需要進(jìn)行故障點(diǎn)的記錄工作以及故障點(diǎn)的備案工作，這對(duì)于后續(xù)的維修和保養(yǎng)具有十分重要的作用[1-3]。

2 設(shè)備安裝和檢修因素

在火電的正常運(yùn)行過程當(dāng)中，檢修操作以及安裝操作都是十分重要、不可或缺的兩項(xiàng)工作。然而，操作不當(dāng)也是發(fā)電機(jī)機(jī)組軸承，會(huì)引發(fā)異常振動(dòng)的一個(gè)十分重要的作用。在發(fā)電機(jī)機(jī)組的檢修以及設(shè)備的安裝操作當(dāng)中，整體的規(guī)范對(duì)于后續(xù)設(shè)備的日常運(yùn)作具有十分重要的作用。因此，本章節(jié)主要對(duì)于設(shè)備的檢修以及安裝操作的重點(diǎn)問題以及因素進(jìn)行詳細(xì)的介紹。這里，對(duì)于軸承的機(jī)械特性、機(jī)組中心、滑銷系統(tǒng)、以及動(dòng)靜間隙部分進(jìn)行詳細(xì)的研究和分析。

2.1 軸承的機(jī)械特性

一般來說，軸承的機(jī)械特性主要包含以下三點(diǎn)，分別是軸瓦所受的緊力、頂隙以及連接的剛度。其中，軸承的連接情況主要決定的是軸承的剛度，一旦軸承制造過程當(dāng)中，其剛度最終呈現(xiàn)不足的情況，在受到激振力的作用之下，當(dāng)受力相當(dāng)?shù)那闆r當(dāng)中，會(huì)使得相對(duì)較高的軸承導(dǎo)致振動(dòng)現(xiàn)象。因此，所有的連接螺栓在運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)之前，都需要牢牢擰緊。但是在一些相關(guān)因素的影響和干擾情況當(dāng)中，主要考驗(yàn)的仍然是軸承本身的穩(wěn)定性能，如果發(fā)電機(jī)機(jī)組的整體性能較差，就會(huì)導(dǎo)致整體的機(jī)組十分容易發(fā)生異常振動(dòng)現(xiàn)象。

2.2 機(jī)組中心

對(duì)于電磁的激振現(xiàn)象或者是整體發(fā)電機(jī)機(jī)組的內(nèi)部的動(dòng)靜部件當(dāng)中的碰撞以及摩擦現(xiàn)象，都可能由于源于動(dòng)靜部件的同心度，與機(jī)組的正常數(shù)值具有較大的偏離導(dǎo)致的。當(dāng)相關(guān)的工作人員對(duì)于斷面以及圓周的中心數(shù)據(jù)，進(jìn)行許多十分精準(zhǔn)的設(shè)置。但是在完成相關(guān)部件的連接之后，依舊會(huì)存軸系的不同心，也會(huì)使不平整等因素的導(dǎo)致結(jié)果。主要的因素存在于不同部件當(dāng)中的不同心的現(xiàn)象。與此同時(shí)，發(fā)電機(jī)的機(jī)組振動(dòng)現(xiàn)象，還有可能是來自于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程當(dāng)中的轉(zhuǎn)子，這是由于具有激振力的原因。

2.3 滑銷系統(tǒng)

一旦工作人員，對(duì)于發(fā)電機(jī)機(jī)組進(jìn)行安裝操作以及檢修操作的時(shí)候，滑銷系統(tǒng)沒有正常工作，致使發(fā)電機(jī)不能正常運(yùn)作需要認(rèn)真慎重地進(jìn)行對(duì)待、它主要的原因，在于整體發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的卡澀，使得整體機(jī)組進(jìn)行向外擴(kuò)張的時(shí)候受到了一定程度的制約。所以，在機(jī)組內(nèi)部的動(dòng)靜部件當(dāng)中，一旦產(chǎn)生了碰撞或者是摩擦，會(huì)使得發(fā)電機(jī)機(jī)組受到更深程度上的破壞。

2.4 動(dòng)靜間隙

無論是發(fā)電機(jī)內(nèi)部的效率、還是整體機(jī)組的效率，都和其內(nèi)部的動(dòng)靜部件之間的動(dòng)靜間隙具有一定的聯(lián)系，動(dòng)靜間隙太大會(huì)導(dǎo)致整體的發(fā)電機(jī)的效率降低，動(dòng)靜間隙太小會(huì)導(dǎo)致整體的定子和轉(zhuǎn)子之間進(jìn)行碰撞和摩擦，此時(shí)發(fā)電機(jī)機(jī)組的振動(dòng)指標(biāo)會(huì)不合格。所以，在實(shí)際的正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程當(dāng)中，對(duì)于其中的動(dòng)靜間隙的合理設(shè)置具有十分重要的實(shí)際意義[4-8]。

3 運(yùn)行方面

3.1 機(jī)組膨脹

在整體機(jī)組當(dāng)中，對(duì)于滑銷系統(tǒng)來說，能夠?qū)τ跈C(jī)組的膨脹自由度進(jìn)行抑制。如若沒有滑銷系統(tǒng)，則會(huì)導(dǎo)致整體的運(yùn)行出現(xiàn)一定程度上的問題，例如會(huì)發(fā)生異常振動(dòng)的現(xiàn)象。比如說，在發(fā)電機(jī)進(jìn)行逐漸啟動(dòng)的過程當(dāng)中，完成暖機(jī)操作會(huì)使得整體的負(fù)荷逐漸增加。一旦暖機(jī)不充分或者是轉(zhuǎn)子的升速過快，會(huì)使得每一個(gè)組成部分的受熱膨脹程度各有不同。出現(xiàn)這一現(xiàn)象就會(huì)使得發(fā)電機(jī)造成一定程度上的機(jī)械損傷，從而使得整體的設(shè)備使用壽命有多降低。另一種情況來看，動(dòng)靜碰撞或者動(dòng)靜摩擦是導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)異常的常見因素，可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)開機(jī)出現(xiàn)一些故障。

3.2 潤滑油溫

一旦軸頸當(dāng)中的穩(wěn)定性越高，就會(huì)使得整體機(jī)組的異常振動(dòng)干擾因素能力越強(qiáng)，也會(huì)使得轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，對(duì)于表面潤滑油油膜的狀態(tài)受到影響。與此同時(shí)，油膜的形成的主要作用有以下兩個(gè)方面，首先是軸承烏金，其次是潤滑油的自身溫度。因此，具有合理規(guī)范的油溫范圍，對(duì)于油膜后續(xù)的形成具有十分重要的實(shí)際作用。

3.3 轉(zhuǎn)子熱變形

在很多故障的情況當(dāng)中，隨著開機(jī)之后，轉(zhuǎn)子的溫度會(huì)隨著上升，隨著轉(zhuǎn)子內(nèi)部的應(yīng)力變大，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的形狀發(fā)生改變，進(jìn)而會(huì)造成一倍頻振動(dòng)從相位以及從幅值上兩個(gè)方面的改變。轉(zhuǎn)子不僅是短時(shí)性的形變，而且是永久性的形變，都會(huì)使得轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心，因此也就會(huì)使得整體的設(shè)備發(fā)生故障，進(jìn)而造成50Hz的軸向振動(dòng)。并且，在某一個(gè)轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子振動(dòng)的幅度會(huì)使得其具有小幅度的降低現(xiàn)象，也就是說從整體的波形圖來看，具有一個(gè)凹型的變化情況。這也就是離心力、與彈力相位不同步的原因，從而也帶來了整體振幅上的減小的表現(xiàn)，從這里也就能夠看出來不平衡轉(zhuǎn)子動(dòng)力的特性區(qū)別。當(dāng)整體的彈力小于離心力的時(shí)候，在凹點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)候，整體的轉(zhuǎn)速比之臨界的轉(zhuǎn)速要低。反之，整體的現(xiàn)象在發(fā)生的時(shí)候，轉(zhuǎn)速會(huì)大于整體的臨界轉(zhuǎn)速。對(duì)于這種情況下造成的設(shè)備故障，僅僅只要使用好的轉(zhuǎn)子對(duì)于變形的轉(zhuǎn)子進(jìn)行替換，就能夠?qū)τ诋惓Ｕ駝?dòng)進(jìn)行有效的消除。

3.4 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流

發(fā)電機(jī)的機(jī)組振動(dòng)變化，與轉(zhuǎn)子的電流具有十分重要的實(shí)際關(guān)系。但是因?yàn)檗D(zhuǎn)子上有電阻，所以當(dāng)中流有電流的時(shí)候，將流過的電能轉(zhuǎn)換成內(nèi)能。這時(shí)，轉(zhuǎn)子的溫度升高，并且發(fā)生了一定程度上的形變。這種形變使得質(zhì)量分布不平衡，從而使得產(chǎn)生的力矩發(fā)生了一定程度上的變化，進(jìn)而也使得發(fā)電機(jī)的振動(dòng)發(fā)生了變化。但是，當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)生短路故障的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候轉(zhuǎn)子上流過的電流變大的時(shí)候，這也會(huì)使得轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生了更多的內(nèi)能，更多的熱量，進(jìn)而使得轉(zhuǎn)子上發(fā)生了較大的形變作用，這里也和后續(xù)發(fā)生的膨脹形變也具有不同之處，并且使得后續(xù)的動(dòng)態(tài)質(zhì)量發(fā)生失衡情況[9-12]。

4 結(jié)束語

由于在火電廠的汽輪機(jī)在正常的運(yùn)行過程當(dāng)中，異常振動(dòng)是難以回避的故障問題之一。但是對(duì)于火電發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)進(jìn)行檢查以及拆解，并不是檢測(cè)和解決問題的有效排查手段。因此，在對(duì)于發(fā)電機(jī)進(jìn)行故障的排查過程時(shí)，首先，應(yīng)當(dāng)從故障發(fā)生的特征進(jìn)行研究和分析，進(jìn)而確定故障發(fā)生的故障點(diǎn)，并且依據(jù)發(fā)電機(jī)之前的各種維修記錄進(jìn)行分析，對(duì)于故障點(diǎn)附近的組件維修和運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)的了解。也正是由于對(duì)于部件而言，如果處于剛維修的狀況，一般來說，發(fā)生故障的概率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他的組成部件。在火電廠的正常生產(chǎn)運(yùn)營當(dāng)中，對(duì)630MW發(fā)電機(jī)的振動(dòng)原因進(jìn)行分析和研究也顯得十分重要。但是由于發(fā)電機(jī)的振動(dòng)故障以及其他因素的產(chǎn)生均有可能發(fā)生，所以不能準(zhǔn)確的確定故障發(fā)生的原因。因此，對(duì)于電力檢修的相關(guān)部門來說，提供具有理論基礎(chǔ)以及故障分析的依據(jù)，也顯得十分重要，只有對(duì)于故障發(fā)生的原因進(jìn)行詳細(xì)、準(zhǔn)確的分析，才能準(zhǔn)確的進(jìn)行對(duì)癥維修。因此，在對(duì)于之前的維修記錄進(jìn)行查閱的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)是處于剛剛維修過的狀況或者處于剛剛保養(yǎng)過的狀況，應(yīng)當(dāng)對(duì)于之前的維修判斷進(jìn)行進(jìn)一步的檢查，以及故障點(diǎn)的確認(rèn)，這是在維修的過程中應(yīng)該極為注意的。這不僅需要維修的相關(guān)工作人員積累過多年的深厚經(jīng)驗(yàn)，而且需要公司的管理人員對(duì)于維修人員的技能培養(yǎng)進(jìn)行加強(qiáng)。這些對(duì)于公司的工作人員的職業(yè)素養(yǎng)以及工作效率的提高都具有十分重要的實(shí)際意義。