火电厂汽轮机异常振动故障排查技术分析

卢旭东

1 火电厂汽轮机常见的异常振动故障

汽轮机作为火电厂发电系统的重要组成部分,其主要构造是有汽轮机的叶栅、叶轮、主轴、汽缸、蒸汽室、喷嘴室、机座等组成,工作原理是利用涡轮式机械装置将水蒸汽的热能转换成机械能从而带动发电机发电。汽轮机组具有运转平稳、单机功率大、工作效率高以及使用寿命长等优点。但是汽轮机经过长时间的使用不可避免的会出现一些故障。因此,需要根据汽轮机出现的异常振动现象制订出具有针对性的故障排查和维修工作。以下就对火电厂汽轮机常见的异常振动故障进行举例分析:

1.1 油膜振荡

汽轮机的油膜振荡经常胡现在发电机组的启动升速过程中,此时汽轮机的油膜振荡是由于发电机转子在轴承油膜上高速旋转时,受到较大的载荷作用破坏其初始稳定性所造成的。当发电机转子在轴承油膜上稳定运行时,转轴是围绕轴线旋转的,一旦稳定性受到影响,轴颈旋转的线速度会相应增大,转子和轴承之间产生的摩擦损耗也会相应增加,此时轴系的临界转速将会降低,油膜的压力持续升高,从而引发汽轮机的油膜振荡,并且直接影响到汽轮机组的工作稳定性。当汽轮机产生油膜振荡时,振动随着转速的升高,振幅不会减小,当轴颈的转速持续增加时,半速涡动的振动频率也会随之增加,当振动频率增加大转子的第一临界转速的两倍时,涡动被共振放大,增幅也相应增大,从而导致转轴产生强烈的跳动。如果汽轮机发生油膜振荡的现象比较严重时,机组主轴的外露部分都会受到影响,而产生振荡。

1.2 汽流激振

汽轮机组产生汽流激振的主要部位是高中压转子,产生的原因是由于蒸汽在汽轮机内流通膨胀时,除了会对高中压转子产生一个切向力的转矩外,还会产生由于高压端向低压端的轴向力,这样一来,高中压转子的叶片就会受到不平衡的汽流冲击,导致汽轮机转子产生汽流激振的故障。

1.3 转子热弯曲

汽轮机组的转动部分统称为转子,它是汽轮机进行能量转换过程中主要部件之一。转子产生热弯曲变形产生的异常振动通常与转子的工作温度以及蒸汽参数有关。目前汽轮机转子的热弯曲故障大都发生在汽轮机组冷态起机定速后的带负荷运行阶段,此时转子不仅需要在高温工质中工作,并且由于高速旋转,叶片、叶轮以及主轴承受着由离心力所产生的巨大应力,因此极易产生弯曲形变。当转子发生热弯曲时如果不及时更换机件,还会引发摩擦振动等其它安全隐患。

1.4 摩擦振动

汽轮机的摩擦振动通常是由于转动部分的叶栅、叶轮、主轴和联轴器等部件在长期运行的过程中,由于受到作用力以及在高温条件下发生热弯曲破坏了初始的平衡状态,从而产生异常振动,但此时汽轮机的振动信号的主频任然是工频。但是由于转子受到冲击以及其它非线性因素的影响,经常会出现一些分频、倍频以及高频分量,有时甚至还会产生波形的削顶现象。当汽轮机转子发生摩擦振动时,振动的频率和幅值同样具有波动的特性,如果摩擦振动的持续时间较长还会引发涡动现象。

2 汽轮机异常振动的维修

分析找出汽轮机组异常振动原因并且采取针对性的维护方式,是保证汽轮机组安全运行的关键所在。以下就对火电厂汽轮机常见异常振动故障的排查维修措施进行具体分析:

2.1 油膜振荡的排查措施

由汽轮机组油膜振荡的故障原理可知,要想轴承和转子工作安全可靠,需要减小摩擦力,使用压力、湿度符合标准的润滑油,以及降低润滑动力粘度,因为润滑油粘度越大,油膜的承载力就会相应正大,但是如果一味的增加润滑油的粘度就会破坏油的均匀分布,反而增加了摩擦力。此外还可以通过减小轴瓦顶部间隙或者增大上轴瓦轴承合金的宽度以及减小轴颈与轴瓦之间的接触角等方法来排除油膜振荡的故障。

2.2 汽流激振的排查措施

针对汽轮机组气流激振的故障原理,在进行排查和维修的过程中首先爱需要对转子进行动平衡的校验,是转子的质量心与旋转中心保持一致。在进行日常检查时,相关技术人员必须做好汽轮机组转子的振动数据记录,连同机组满负荷时的振动数据,做出转子的振动曲线,观察曲线变化情况是否存在异常。

2.3 转子热弯曲的排查措施

汽轮机的转子主要是在蒸汽区进行工作,因此热弯曲是常见的故障现象,在设计之初应该使用耐腐蚀以及耐高温高压的材料制作。如果一旦发现汽轮机转子产生热弯曲的现象,唯一的解决办法就是更换新的转子消除汽轮机组的异常振动故障。

2.4 摩擦振动的排查措施

由于汽轮机租转子的而工作条件十分复杂,除了需要承受高速旋转和汽流作用力外,还因为高温、潮湿、高压环境的腐蚀,所以直接影响着转子的安全运行,需要特别重视维护和保养工作。确保能在第一时间发现异常并且采取相应的补救措施对产生摩擦振动的机件进行更换或者维修,避免因摩擦振动引起整个汽轮机组的运行故障。

总之,火电厂汽轮发电机组的异常振动是常见故障之一,导致振动产生的因素也是多方面并且十分复杂的。因此,当汽轮机组发生异常振动时,需要根据不同的振动现象,找出产生异常振动的波动特性相位是否存在异常或者是否破坏了初始平衡状态,然后再根据分析原因制定故障的检修工作。

3 结语

综上所述,火电厂汽轮机组是整个发电系统的重要设备,汽轮机的运行状态直接影响着电厂是否能够进行持续有效的电力输送,但是在实际使用过程中汽轮机的异常振动成为了火电厂不容忽视的故障问题,因此对异常振动故障的排查技术就显得尤为重要。本文详细分析了汽轮机组常见的异常振动类型,并且具有针对性的提出了不同的排查和维修措施,帮助维修技术人员应及时的找出故障并且制定相应的解决方案,确保汽轮机组安全稳定的运行。因为只有最大限度的降低汽轮机的故障概率,才能为电厂提供安全运行的环境,从而为企业创造更大的经济效益。

参考文献

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