火電廠汽輪機(jī)異常振動故障排查技術(shù)的研究

火電廠汽輪機(jī)異常振動故障排查技術(shù)的研究

摘要：火電廠汽輪機(jī)是保證整個火電廠產(chǎn)能過程的重要設(shè)備。本文簡單地對汽輪機(jī)振動監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了概述，并以此為基礎(chǔ)對常見的異常振動的現(xiàn)象與原因進(jìn)行分析與討論，并得出相應(yīng)的解決辦法，以節(jié)省故障排查的時間。關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；異常振動；故障排查引言：汽輪機(jī)運轉(zhuǎn)的過程中，若是出現(xiàn)了異常的震動，則應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行各個方面的檢修。火電廠汽輪機(jī)作為整個電廠供能的關(guān)鍵設(shè)備，一旦出現(xiàn)了故障，則會使整個生產(chǎn)停止，最嚴(yán)重的情況還會出現(xiàn)安全事故。為了防止事故的發(fā)生，技術(shù)人員需要對火電廠汽輪機(jī)的異常振動問題進(jìn)行分析和解決，以消除潛在危險，保證電廠的供電穩(wěn)定。一、汽輪機(jī)振動監(jiān)測技術(shù)汽輪機(jī)長期在高溫高壓的環(huán)境下工作，是一種會受到極端環(huán)境影響的機(jī)械。為了保證汽輪機(jī)的設(shè)備安全，常規(guī)的汽輪機(jī)檢驗方法有以下幾種。（一）非接觸式檢測法非接觸式檢測法是利用各種聲光設(shè)備對汽輪機(jī)進(jìn)行檢查的一種檢測方式，利用光電傳感器、多普勒儀和紅外線測溫儀等設(shè)備對汽輪機(jī)的運行參數(shù)進(jìn)行收集和檢測。非接觸式檢測法的優(yōu)點是監(jiān)測范圍廣、設(shè)備反應(yīng)速度快，且整個檢測過程有針對性，對外界的干擾不敏感。在進(jìn)行非接觸式的檢測時，要根據(jù)相關(guān)的精度要求對汽輪機(jī)進(jìn)行檢查，選擇檢測方法時也要根據(jù)當(dāng)前點成的實際運營情況來進(jìn)行設(shè)計，以求在最低成本范圍內(nèi)獲得最佳的監(jiān)測成果[1]。（二）接觸式檢測法接觸式檢測法利用接觸式傳感器對汽輪機(jī)組進(jìn)行檢測，通過對汽輪機(jī)組傳輸?shù)碾娦盘栠M(jìn)行收集，并將其轉(zhuǎn)化為可視信號的方式來對汽輪機(jī)組出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測。接觸式檢測法的操作簡單方便，且有著較高的工作效率，在檢測過程中，傳感器要部署在緊貼需監(jiān)測設(shè)備的部位。汽輪機(jī)運行的同時，貼在汽輪機(jī)表面的傳感器能夠檢測到汽輪機(jī)運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的異常振動信號。并根據(jù)信號的類型對異常振動的類型進(jìn)行簡單的判斷。接觸式檢測法對傳感器有著十分嚴(yán)苛的要求，首先，工作人員要熟悉傳感器的安裝，之后要確保傳感器的靈敏度。接觸式檢測法的檢測過程每次只能監(jiān)測固定數(shù)量的輪機(jī)扇片，因此需要進(jìn)行多次的測量。汽輪機(jī)工作時會產(chǎn)生大量的熱量，在安裝過程中還要保證傳感器的外殼、導(dǎo)線和敏感材料探頭不受高溫影響。二、汽輪機(jī)異常振動原因及解決辦法（一）汽流激振氣流激振現(xiàn)象是由于汽輪機(jī)內(nèi)部的蒸汽膨脹流動時對高中壓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生切向力轉(zhuǎn)矩的同時又產(chǎn)生了高壓端向低壓端的軸向力，使得高中壓轉(zhuǎn)子的葉片受到氣流的沖擊而導(dǎo)致故障的現(xiàn)象。其特點為：增加汽輪機(jī)負(fù)荷到某一點后，軸振明顯增加，再將汽輪機(jī)負(fù)荷降低到某一點后，軸振立即緩解，同時異常振動的頻率約等于高中壓轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速，即可初步確定為汽流激振現(xiàn)象。有些情況下，在大型機(jī)組末級葉片處產(chǎn)生的汽流膨脹也會導(dǎo)致汽流激振的發(fā)生。若是出現(xiàn)汽流激振現(xiàn)象，首先要對故障機(jī)組的轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡矯正，使轉(zhuǎn)子的重心與旋轉(zhuǎn)中心保質(zhì)在同一點。若是汽流激振現(xiàn)象沒有改善，則在日常的工作過程當(dāng)中對激振現(xiàn)象的轉(zhuǎn)速范圍進(jìn)行統(tǒng)計，并在日常的工作過程中人為地避開產(chǎn)生汽流激振的負(fù)荷范圍。（二）轉(zhuǎn)子熱彎曲震動轉(zhuǎn)子熱彎曲是指在轉(zhuǎn)子過熱時產(chǎn)生了金屬疲勞導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子熱形變。轉(zhuǎn)子的自身產(chǎn)熱過高，散熱過程不能夠很好地發(fā)揮作用，就會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子過熱出現(xiàn)彎曲變形的情況。一旦發(fā)生，會對整個汽輪機(jī)組造成嚴(yán)重的器質(zhì)性損害，甚至?xí)?dǎo)致整個汽輪機(jī)報廢。轉(zhuǎn)子熱彎曲的異常振動與蒸汽參數(shù)和汽輪機(jī)工作溫度有關(guān)，且熱彎曲通常發(fā)生在冷態(tài)啟機(jī)定速后的帶負(fù)荷運轉(zhuǎn)過程當(dāng)中。由于轉(zhuǎn)軸、扇片和轉(zhuǎn)子承受著巨大的離心力，因此容易產(chǎn)生彎曲和變形。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱彎曲可能是由于轉(zhuǎn)子材料導(dǎo)致的形變。因此，在進(jìn)行汽輪機(jī)組設(shè)計時就應(yīng)當(dāng)選擇耐腐蝕耐高溫高壓的剛性材料制作轉(zhuǎn)子組。為了防止轉(zhuǎn)子熱形變，檢察人員應(yīng)當(dāng)勤于檢查，并在出現(xiàn)異常時及時判斷是否停機(jī)。若是出現(xiàn)了轉(zhuǎn)子熱彎曲則應(yīng)當(dāng)立即對轉(zhuǎn)子進(jìn)行更換，以保障火電廠的穩(wěn)定工作[2]。（三）油膜振蕩油膜振蕩在發(fā)電機(jī)組的啟動升速過程中經(jīng)常出現(xiàn)。油膜振蕩是由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在軸承油膜上高速旋轉(zhuǎn)時受到較大的載荷作用并將其初始穩(wěn)定破壞而造成的異常振動。正常情況下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是圍繞軸線在軸承油膜上穩(wěn)定運行的，一旦穩(wěn)定性受到了影響，軸徑旋轉(zhuǎn)的線速度會增大，同時增加軸承與轉(zhuǎn)子之間的摩擦，使油膜壓力大幅提升，直接影響到了汽輪機(jī)組的穩(wěn)定性。一旦產(chǎn)生了油膜振蕩，振動的頻率會隨著轉(zhuǎn)速的提升而提升，半速渦動的振頻也會增加，從而產(chǎn)生共振。解決油膜振蕩問題可以用增加軸瓦比壓、減小軸瓦頂部的間隙、增大軸瓦軸承合金的寬度或者將潤滑油的粘度降低等方法來解決油膜振蕩問題，也可以將軸瓦與軸徑間的接觸角減小6°~10°以解決油膜振蕩問題。（四）摩擦震動摩擦震動有著十分特殊的震動波頻。出現(xiàn)摩擦震動時會突然使波形圖出現(xiàn)削頂現(xiàn)象，汽輪機(jī)的摩擦震動也是由于熱彎曲引起的平衡異常而產(chǎn)生的震動。雖然汽輪機(jī)的信號的主頻仍然是工頻，但是經(jīng)常出現(xiàn)分頻、高頻和倍頻現(xiàn)象，長時間的摩擦震動還會導(dǎo)致渦動現(xiàn)象的產(chǎn)生。在平日進(jìn)行汽輪機(jī)組的維護(hù)過程中就要注意平日對機(jī)組進(jìn)行的維護(hù)，時刻注意機(jī)組出現(xiàn)的摩擦聲，并確保及時對出現(xiàn)問題的機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)的部件更換，切忌敷衍了事拖延維修，以防止因為熱變形導(dǎo)致機(jī)組受到嚴(yán)重破壞。結(jié)束語：綜上所述，火電廠的汽輪機(jī)是整個發(fā)電設(shè)施中重要的發(fā)電設(shè)備。汽輪機(jī)的狀態(tài)直接決定了電廠的電力輸送過程是否能夠流暢進(jìn)行。因此對于汽輪機(jī)的異常振動問題以及常規(guī)的故障特征有一定的了解，并準(zhǔn)確地判斷出故障原因是每個檢修人員必須有的個人能力。同時，在進(jìn)行汽輪機(jī)故障排查的過程中，要加強(qiáng)自身的崗位意識，使得電廠的維修保障工作能