汽輪機振動故障分析技術研究

胡寧

哈爾濱汽輪機廠有限責任公司 黑龍江 哈爾濱 150090

引言

火力發電廠中，汽輪機是十分重要的設備，屬于電力輸出的核心設備，結構復雜，實際運行很容易受到外界因素影響，對運行環境要求較高。汽輪機運轉中一旦發生故障，就會對火力發電廠運營產生直接影響，所以，為了保證火力發電廠能始終正常穩定地運行，必須加強檢修和維護工作，及時排查和解決各類汽輪機故障問題，以提高汽輪機的使用效率，保證火力發電廠電力輸出的效率，進而滿足人們的用電需求，實現火力發電廠的經濟效益。

1 汽輪機的組成和基本工作原理

汽輪機也被叫作蒸汽透平發動機，是一種旋轉式的蒸汽動力裝置，其工作原理是高溫高壓蒸汽穿過固定噴嘴成為加速氣流后噴射到葉片上，使裝有葉片排的轉子轉動，同時對外做功。汽輪機是現代火力發電廠的主要設備，在發電系統中發揮重要的作用。汽輪機由轉動部分和靜止部分組成，內部主要有汽缸、轉子、聯軸器靜葉片、動葉片、汽封和軸承等構件，每個部件會因不同的因素在運行過程中產生許多故障。在鍋爐的蒸汽進入汽輪機后，一次通過一系列環形配置的噴嘴和動葉，將蒸汽熱能轉化為汽輪機轉子旋轉的機械能。蒸汽在汽輪機中會以不同的方式進行能量轉換，構成了不同工作原理的汽輪機[1]。

2 分析火電廠汽輪機出現異常振動的原因

2.1 軸承損壞故障

在電廠汽輪機中，常見的是軸承損壞故障，影響軸承的運行有多種因素，其中包括軸承磨損和破裂，以及機器長時間的工作或是外力碰撞等因素造成，另外，由于缺乏對設備的檢查和惡劣的環境，也可能導致軸承出現故障。對普通的軸承而言，為了潤滑效果，通常采用固定間隔的方式，避免滾珠和金屬結構互相磨損，一旦使用質量低劣的潤滑油，就會影響軸承的準確度。同時，溫度與濕度的變化，也可能造成軸承的物理損壞，其通過的水流影響了軸承的潤滑效果，對軸承產生一定的影響。

2.2 因轉子受熱彎曲變形而導致異常振動

導致轉子受熱彎曲變形的因素很多，最主要的是轉子散熱不良、自身熱量過高導致的變形。在汽輪機運行時，冷空氣、水汽等進入氣缸內，和氣缸產生摩擦產生大量的熱能，這些熱能導致轉子難以有效冷卻而受熱變形。一旦轉子彎曲變形，就會影響到轉輪機組的正常運轉，出現異常振動。轉子受熱彎曲，使軸彈力發生改變，引發轉子運行失衡，離心相位發生改變。如果軸彈力和離心力能夠得到抵消，轉子的振動幅度將比較小，對汽輪機運行帶來的影響也較小。如果兩種力不能抵消，甚至疊加在一起，就造成轉子大幅度振動，產生劇烈的噪聲，引發故障的可能性極大[2]。

3 火電廠汽輪機常見異常振動的處理措施

3.1 軸承損壞處理措施

當汽輪機發生軸承損壞的故障時，需要對軸承進行全面檢測，根據電廠的檢查標準，確保有效的檢測故障，當無法確定準確位置時，需要安裝軸承電流，對電流所在區域進行檢測，同時注意設備周圍的溫差，找到出現故障的區域。檢測完成后，及時地更換或維修相關設備，解決存在的安全隱患，在檢測過程中還需要注意兩方面，一方面是確保切斷電源，使機器處在停止狀態，保證相關人員的安全性，另一方面是在檢修工作結束后，對設備進行試運行，確保設備的完整運行，才可以正式的進行使用，只有先確定故障發生的位置，才可以進行對故障的檢測。

3.2 對轉子熱彎曲故障所采取的處理措施

安裝設備時，根據正確的安裝步驟進行安裝，比如利用鋼絲校準軸線，安裝就會更加準確。在縱向中軸線前后設定預埋位置，然后對螺絲做出調整，做出相應的鋼絲架。利用鋼皮尺測量洼窩兩側的長度，保證長度相等。復測時，橫向找平可使用水平儀。在洼窩面上放置水平儀，然后在豎向上做出合理的調整，確保軸承座水平符合要求。對所有機組進行排查，出現問題后應迅速做出調整，直到所有設備都完成校準。通過正確的安裝，使汽輪機軸承保持縱向和橫向的穩定，從而避免了轉子因受力不均勻而產生摩擦異常，發生熱彎曲現象。解決了轉子熱彎曲情況，汽輪機的運轉就不會受到嚴重影響，保證了發電的穩定。如果轉子出現了熱彎曲故障，就需要及時更換轉子，將故障排除。

3.3 汽輪機振動過大故障處理

在日常工作中要對汽輪機日常運行的數據進行記錄，還要記錄機組在滿負荷情況下的數據，把這些數據上傳處理，通過制作曲線圖的方式，觀察曲線的變化趨勢和范圍，根據數據調整汽輪機不同負荷時高壓調速氣門重調特性，消除氣流激振；如果是熱轉子變形導致汽輪機振動過大，要及時更換新的轉子，以緩解汽輪機機組的異常振動，汽輪機沒有振動力時，振動過大的現象也會消除；要解決因摩擦振動導致汽輪機振動過大的故障，需要對汽輪機內部進行觀察，消除因溫度過高導致內部構件變形的現象，做好振動檢測工作并認真記錄，實現對汽輪機振動過大現象的有效排除[3]。

4 關于汽輪機的養護工作

對汽輪機進行日常養護工作，盡可能地延長汽輪機組的使用壽命，在進行汽輪機的養護工作時，要對汽輪機的外部和內部進行全面的檢查，必要時可以請相關專家來進行檢查，可以制定相關的養護措施，以及養護計劃，定期地對汽輪機組進行問題排查和故障檢修，雖然我國電廠自改革開放以來有了重大突破，但是相關的養護工作還是不夠完善，因此，電廠應該積極地完善自身的養護計劃和措施，盡可能地減小，因為養護工作不完善而造成的經濟損失。

5 結束語

在汽輪機的運轉過程中，必然會因為各種因素造成振動，引發汽輪機故障。為了避免因為振動而造成的汽輪機故障，必須做好汽輪機監測工作，將可能引起故障的異常振動及時解決。因此，在對汽輪機的維護方面，應做好檢查和統計工作，總結所遇到的異常振動情況，不斷完善處理機制，這樣才能確保汽輪機的運行更加安全、高效。