电厂汽机摩擦振动故障分析与诊断

尚李超

摘要：汽轮机的静动摩擦是引起摩擦振动的常见原因，摩擦振动故障的准确诊断及检测对提高汽轮机的安全性能具有重要意义。当前，在摩擦误差诊断中，主要根据振动、频谱、波形或轴轨变化来分析振动特性。基于此，本文详细探讨了电厂汽机摩擦振动故障分析与诊断。

关键词：电厂汽机;摩擦振动;原因;诊断

汽轮机作为电厂发电系统中的重要设备，其运行效率直接影响电厂的发电效果。然而，在汽轮机运行中，受各种管道因素的影响，易产生摩擦振动故障，严重影响整个系统的运行，给电厂造成巨大的经济损失。针对这一问题，电厂技术人员需高度重视，做好汽轮机的日常维护检修工作，掌握常见的一些振动故障解决方法，以便在出现故障时能及时解决处理，确保汽轮机安全稳定运行。

一、电厂汽机摩擦原因

动静态摩擦问题通常会导致汽轮机其他部件发生故障，如转子弯曲，从而加剧块体振动恶化，导致大轴完全弯曲或块体破裂。摩擦振动故障主要原因为：

1、转轴振动过大。当旋转轴振幅超过动、静态振动偏差时，摩擦振动可能受到损坏。

2、动静间隙不足。设计空间值、安装空间过小，或间隔调整不满足安装维护等要求，导致摩擦振动故障。

3、缸体跑偏、弯曲、变形。若上、下辊温差大，预热时间不足，辊可能变形甚至弯曲变形，这也是摩擦振动失效的一个主要原因。

4、转子和轴承的不对称。旋转部件的变形及位移，转子和轴承中心的不对称导致整个转子在最外侧倾斜。若出现以下情况，摩擦故障可能会在短时间内迅速增加：①摩擦错误;②摩擦失效类型故障：振幅连续变化，波动无明显规律。

二、汽机摩擦振动故障带来的危害

汽轮机运行中的摩擦振动故障主要是由于平衡位置的偏离，导致动能和位能的转换。一般来说，若汽轮机轻微振动且不超过某一振幅，则不会影响其正常运行，因此不会造成危害事件。一旦振幅增大，将直接危及汽轮机系统，导致系统故障，降低汽轮机的工作效率。汽轮机振动故障的原因很多，包括轴承磨损、发电机转子水路堵塞、轴系中心变化等。这些故障属于异常振动，若不及时处理，将导致汽轮机组部件松动，造成机组内动部件与静态零件摩擦，最终造成汽轮机振动故障。该故障将加速机器的老化过程，缩短机器的使用寿命。由于汽轮机振动故障种类较多，电厂技术人员在安装及使用中需做好检查和试验工作，确保振动幅值控制在合理范围内。当前，我国已颁布了一系列汽轮机运行标准，其中明确规定运行时的振幅应控制在0.05mm以内。

三、电厂汽机摩擦振动故障防范措施

1、建立神经网络诊断系统。为了准确查找汽轮机摩擦振动的原因，相关专家学者需建立完善的汽轮机振动诊断系统，为及时发现振动问题提供准确依据。在新时代背景下，科技的不断进步为神经网络诊断系统的构建打下了良好的基础，利用数字仿真技术模拟人脑神经，可建立一个符合人脑信息处理逻辑的系统流程。为实现汽轮机摩擦诊断的目的，需在汽轮机的每个振动点上安装接收、卸载和吸收红色采集装置，以便采集汽轮机运行信号，并将采集到的信号存储在相关文件中。在此基础上，对采集到的信号进行去噪处理，提取并存储信号中的小波能量。这样就可对汽轮机的故障特征进行测试诊断，以找出汽轮机摩擦振动的主要原因，有利于技术人员采取有针对性的维修调整措施，从而提高汽轮机故障处理效率及质量，促进汽轮机的安全运行。

2、避免油膜不稳定。在汽轮机的设计工程中，必须适当提高系统阻尼及轴系的稳定效果。在生产过程中，必须严格按工艺技术操作，做好控制检查工作，以免受到各种客观因素的影响，降低汽轮机轴系的稳定性，这样能从根本上降低汽轮机摩擦振动的发生率，有利于提高汽轮机工作水平。在此基础上，电厂还应重视汽轮机轴承的日常维护管理，汽轮机在长期运行中不可避免地会出现各种故障问题，通过日常维护，可有效避免油膜不稳定的问题。为满足这一需求，设计人员在汽轮机设计中需遵循安全运行原则，适当增加汽轮机的对比压及负载，同时减小轴承宽度。在此基础上，应相应提高油温，增加轴承系数，同时降低润滑油的附着力。这种方法虽能有效避免汽轮机的摩擦振动故障，但也会降低油膜厚度，若汽轮机长期在高温下运行，油质会老化。因此，设计人员需高度重视。

3、避免气流震荡。汽轮机在运行中产生的气流振动频率高于其它振动频率，针对气流振动问题，有必要对设计进行改进。设计人员可利用反涡流技术干扰流体向汽轮机的轴向运行，以强化流体转速。同时，轴承轴径偏心度也可适当增大，可有效降低轴承振幅。此外，设计人员还可通过改变轴承形状来打乱轴向旋流，从而减小轴承切向力，保证汽轮机运行期间转子始终高速稳定运行，减少摩擦振动故障的发生。

4、合理调整均压箱压力。汽轮机启动后，若压力过高，将增加汽轮机的供气量，这样可能会出现汽封漏气问题，若不及时处理，蒸汽将随着运行逐渐进入汽轮机系统中，导致摩擦振动故障。为避免这一问题，需合理调整均压箱压力。正常情况下，汽轮机均压箱压力值需控制在0.05MPa左右，只有满足这一要求，均压箱才能充分发挥其作用功能，有效阻隔现有系统及蒸汽，从而减少汽轮机摩擦振动故障的发生率。

5、合理控制汽轮机的运行。在电厂汽轮机运行期间，虽然负压桩可通过主油箱控制，但为了避免油雾，技术人员需在汽轮机运行期间使用主油泵切断油。在此基础上，通过主油箱向轴承箱提供負压，促进污染物进入汽轮机油系统中。采用这种操作方式时，主油箱的负压需控制在486Pa左右。此外，电厂技术人员在日常维护管理工作中还应注意检查主油箱、油净化装置、轴承箱等部件，并测试油箱的密封性，若密封性不合格，需使用硅胶进行密封，选用的硅胶必须保证良好的耐油性，以避免汽轮机运行时杂质或水分进入油箱而引起摩擦振动故障。

6、检查转子热弯曲故障。电厂汽轮机在运行中，转子需在蒸汽区长时间工作，这也使转子在热作用下产生热弯曲故障，导致汽轮机摩擦振动。针对这些故障，设计人员在汽轮机设计时需选择耐高温性强、耐腐蚀性好的材料作为转子材料。当汽轮机运行时出现转子热弯曲故障时，技术人员应及时停止汽轮机运行，将故障转子拆除并更换新转子，以解决故障问题，保证汽轮机稳定运行。

7、对其他问题的防范措施。除上述问题外，膨胀不均也是电厂汽轮机摩擦失效的主要原因，膨胀不均的原因是汽轮机在受热与加热时受阻。为解决这一问题，技术人员需在汽轮机使用前进行全面检查，及时消除各种隐患，疏通所有管道，并在疏水中对管道设施及汽轮机机体进行彻底清理。此外，在汽轮机运行中，再热压力与金属汽缸之间的应力不均匀时，要求技术人员及时检查故障。

总之，在电厂汽轮机运行中，受各种因素影响，经常会出现静动态部件间的摩擦问题。机器的各种故障易导致机器子系统不稳定，轻则可能导致机组振动，重则导致转轴严重弯曲或损坏。为避免这些问题的发生，有必要对汽轮机摩擦振动故障原因进行详细分析诊断，并采取有针对性的措施加以解决，以促进电厂汽轮机的稳定运行。

参考文献

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[2]徐军锋.电厂汽机摩擦振动故障分析与诊断[J].设备管理与维修，2019（21）.