汽輪發(fā)電機組異常振動原因分析及處理方法

時間：2019-07-08作者：河北國源電氣股份有限公司瀏覽：229

　　【摘 要】本文針對汽輪機異常振動的原因進行了分析，提出了振動故障診斷和排除方法，同時對振動監(jiān)測進行了簡要的論述。對比分析記錄，查找原因，才能采取措施防止設(shè)備損壞事故的發(fā)生。
　　【關(guān)鍵詞】汽輪機；異常振動；故障排除；振動監(jiān)測
　　振動現(xiàn)象在火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電機組中普遍存在。汽輪發(fā)電機的振動大小，是評價機組運行可靠性的重要指標(biāo)。對于轉(zhuǎn)動的設(shè)備來講，微小的振動是難以避免的，只要振動幅度不**過規(guī)程規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的屬于正常振動，設(shè)備可以繼續(xù)正常運行。汽輪機的異常振動，是指機組轉(zhuǎn)動中振幅比原有水平增大，特別是增大到**過允許標(biāo)準(zhǔn)的振動。任何一種異常振動都潛伏著設(shè)備損壞的危險。發(fā)生強烈振動會導(dǎo)致機組其他零部件松動甚至損壞，加劇動靜部分摩擦，形成惡性循環(huán)，加劇設(shè)備損壞程度。
　　異常振動是汽輪發(fā)電機運轉(zhuǎn)中隱患的綜合反映，是機組發(fā)生故障的信號。振動**標(biāo)的則必須查找原因，采取措施將振動降到合格范圍內(nèi)，才能投入正常運行。
　　1 汽輪機異常振動原因分析
　　汽輪機組承擔(dān)著火力發(fā)電企業(yè)發(fā)電任務(wù)的重點工作。由于其運行時間長、關(guān)鍵部位長期磨損等原因，汽輪機組故障時常出現(xiàn)，嚴(yán)重影響發(fā)電機組的正常運行。由于機組的振動往往受多方面的影響，只要跟機本體有關(guān)的任何一個設(shè)備或介質(zhì)都會是機組振動的原因，如進汽參數(shù)、疏水、油溫、油質(zhì)等。
　　受熱的機件安裝的不正確，在冷態(tài)安裝時沒有考慮它們熱態(tài)工作時的自由熱膨脹、熱變形，使得機件在受熱工作時不能自由膨脹而變得有些彎曲，破壞平衡。如各種軸在受熱無處膨脹時，將被**彎，失掉平衡，造成振動；機殼受熱不能自由膨脹時，也會變形引起振動。某些機件配合尺寸不符合要求，如軸封片與軸頸配合間隙不對，配合過緊，則在受熱時軸頸與密封片相摩擦，引起振動。軸承有缺陷，如軸瓦巴氏合金脫層、龜裂；軸承與軸瓦安裝間隙不合適；瓦殼在軸承座中松動；軸承動態(tài)性能不好，發(fā)生半速渦動或油膜振蕩等，造成振動。機組基礎(chǔ)不符合要求或基礎(chǔ)下沉，都會使機組發(fā)生振動。
　　針對導(dǎo)致汽輪機異常振動的各個原因分析是維修汽輪機異常振動的關(guān)鍵。下面就引起汽輪機組異常振動的主要原因：汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動進行簡要分析。
　　1.1 汽流激振
　　汽流激振有兩個主要特征：一是，應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量；二是，振動的增大受運行參數(shù)的影響明顯，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性，如負(fù)荷。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來流沖擊就會發(fā)生汽流激振；對于大型機組，由于末級較長，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。
　　1.2 轉(zhuǎn)子熱變形
　　轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機組冷態(tài)啟機定速后帶負(fù)荷階段，此時轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動增大，同時可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機組異常振動。轉(zhuǎn)子*性彎曲和臨時性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機理相同，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都會產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。
　　與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會使兩端產(chǎn)生錐形運動，因而在軸向還會產(chǎn)生較大的工頻振動。另外，轉(zhuǎn)軸彎曲時，由于彎曲產(chǎn)生的彈力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會有所抵消，轉(zhuǎn)軸的振幅在某個轉(zhuǎn)速下會有所減小，即在某個轉(zhuǎn)速上，轉(zhuǎn)軸的振幅會產(chǎn)生一個“凹谷”，這點與不平衡轉(zhuǎn)子動力特性有所不同。當(dāng)彎曲的作用小于不衡量時，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下；當(dāng)彎曲作用大于不平衡量時，振幅的減少就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。
　　1.3 摩擦振動
　　摩擦振動的特征主要包括以下三個方面：一是，由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動信號的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時波形存在“削**”現(xiàn)象。二是，發(fā)生摩擦?xí)r，振動的幅值和相位都具有波動特性，波動持續(xù)時間可能比較長。摩擦嚴(yán)重時，幅值和相位不再波動，振幅會急劇增大。三是，降速過臨界時的振動一般較正常升速時大，停機后轉(zhuǎn)子靜止時，測量大軸的晃度比原始值明顯增加。
　　對汽輪機轉(zhuǎn)子來講，摩擦可以產(chǎn)生抖動、渦動等現(xiàn)象，但實際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。動靜摩擦?xí)r圓周上各點的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側(cè)溫度**輕摩擦側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，產(chǎn)生一個新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上引起振動。
　　2 汽輪機異常振動故障排除
　　針對汽輪機組汽流激振的特征，其故障分析要通過長時間的記錄每次機組振動的數(shù)據(jù)，連同機組滿負(fù)荷時的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀察曲線的變化趨勢和范圍。通過改變升降負(fù)荷速率，觀察曲線變化情況。通過改變汽輪機不同負(fù)荷時高壓調(diào)速汽門重調(diào)特性，消除氣流激振。簡單的說就是確定機組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負(fù)荷變化率和避開產(chǎn)生汽流激振的負(fù)荷范圍的方式來避免汽流激振的產(chǎn)生。
　　轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理，如果具備條件，可以考慮更換新的轉(zhuǎn)子以減低機組異常振動，沒有了振動力的產(chǎn)生機組也就不會出現(xiàn)異常振動。 也可以對轉(zhuǎn)子進行修復(fù)，對轉(zhuǎn)子中心孔探傷時，里面涂的油一定要清理干凈，并把堵頭堵好。由于汽輪機轉(zhuǎn)子中心孔堵頭上的排氣孔與外界相通是發(fā)生轉(zhuǎn)子中心孔進油的主要原因，因此在安裝時應(yīng)進行檢查，若發(fā)現(xiàn)有排氣孔就應(yīng)把它堵死。制造廠應(yīng)取消汽輪機轉(zhuǎn)子中心堵頭的排氣孔或者采用實心轉(zhuǎn)子。此外，有些轉(zhuǎn)子中心孔進油是從轉(zhuǎn)子**吸入的，所以安裝時還要檢查調(diào)速器小軸是否存在進油的隱患。
　　檢修時，把前軸承座下部支承面精加工處理，消除凹坑，對缸內(nèi)磨損的汽封齒進行修復(fù)，更換球形墊及下部調(diào)節(jié)系統(tǒng)，**軸封套、平衡盤汽封套、轉(zhuǎn)子、軸承。前軸承座就位后，以缸體為基準(zhǔn)，按原始安裝標(biāo)準(zhǔn)重新調(diào)整軸承座的高度，水平度和左右位置，使軸承座中心同缸體中心同心。
　　3 加強振動監(jiān)測
　　大唐長春二熱公司六臺200MW機組都裝設(shè)了軸系監(jiān)控裝置，對振動實施在線監(jiān)控，給振動監(jiān)測工作創(chuàng)造了良好的條件。在機組啟停是，也需要攜帶型振動表定期測試核對。在正常運行時，還應(yīng)明確規(guī)定測試振動的周期，給汽機運行專業(yè)人員和運行現(xiàn)場配備較高精密度的振動表，并建立專業(yè)人員保存的和運行現(xiàn)場保存的振動測試登記簿，按規(guī)定周期測試并將測試結(jié)果記入登記簿。測試中發(fā)現(xiàn)振動比上次測試結(jié)果增大時，專業(yè)人員應(yīng)及時向**匯報，并分析振動增大原因，研究采取措施，必要時增加振動測試次數(shù)，以監(jiān)測是否繼續(xù)增大。
　　運行中如發(fā)現(xiàn)機組振動異常時，應(yīng)立即使用現(xiàn)場保管的振動表進行測試，如振動比上次測試結(jié)果增加了0.05mm時，應(yīng)立即打閘停機。如振動增加雖未達到0.05mm，但振動異常時聽到機組有響聲（如掉葉片等），或機內(nèi)聲音異常時，也應(yīng)停機進行檢查。對一般的振動增大，也應(yīng)向上級匯報，以便組織分析原因，采取措施。
　　4 結(jié)論
　　總之，機組振動測試結(jié)果是研究分析機組運行狀況的重要技術(shù)依據(jù)。不少機組因振動大而拖延了投產(chǎn)期和檢修期。對生產(chǎn)運行來說，接收了振動符合標(biāo)準(zhǔn)的機組以后，還必須加強振動監(jiān)督，對振動監(jiān)測做到制度化、經(jīng)?；?，必須在機組振動突然增大達到規(guī)程規(guī)定值時，及時果斷地將機組停運，防止擴大損壞設(shè)備。及時對比分析數(shù)據(jù)，查找原因，并采取措施防止設(shè)備損壞事故的發(fā)生。
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