火电厂汽轮机异常振动原因与处理对策

火电厂汽轮机异常振动原因与处理对策设备部汽机室—王冬摘要:详细分析阐述了汽流激振、转子产生热变形以及摩擦振动的基本特征、原因及其故障的处理措施，提出了针对汽轮机出现异常振动问题的原因查找步骤方法。关键词：汽轮机；异常振动；原因；处理汽轮机组是火电厂发电流程中的关键设备。因为其运行的时间比较长、重要部位长时间磨损等因素，汽轮机组经常出现故障，对于发电机组的有效运行产生重大影响。其中汽轮机组出现异常振动往往预示着汽轮机有可能发生了故障。但汽轮机振动的产生通常受多种因素的影响，凡是和机本体相关的每一种设备或者介质均可能导致机组产生振动，例如疏水、进汽参数、油质以及温度等。所以，我们必须对汽轮机出现异常振动的原因进行深入细致的分析，只有查出故障原因才可以有针对性的进行维修。本文着重探讨汽轮机产生异常振动的原因，在此基础上提高如何更好的对汽轮机产生异常振动进行维修处理。一、汽轮机组异常振动的原因分析及其处理措施汽轮机组产生异常振动主要有如下几方面的原因，比如汽流激振、转子产生热变形以及摩擦振动等等。㈠汽流激振基本特征、原因及其故障的处理措施汽流激振主要有两个基本特征：其一产生低频分量的量值比较大；其二振动的增加明显受到运行的参数影响。比如负荷，并且增加呈现突发性。究其原因，主要是叶片受到不均匀的汽流冲击从而产生汽流激振；部分大型机组因末级叶片比较长，叶片膨胀的末端汽体造成流道紊乱也会产生汽流激振问题；轴封也会出现汽流激振问题。根据汽轮机组出现汽流激振的特点，对该故障的分析需要在超过一年时间范围内记录每一次机组振动的具体数据，连同记录机组满负荷运行时的具体数据，绘制成曲线，分析曲线的变化范围和趋势。通过对升降负荷的速率进行变化，给水流量从每小时5T到50T逐步变化，分析曲线的变化状况。利用汽轮机在各种负荷时的高压调速汽门产生重调规律，排除汽流激振现象。㈡转子热变形的基本特征、原因及其处理措施转子热变形造成机组振动的基本特征是增加的一倍频振幅和转子的温度以及蒸汽参数之间关系紧密。大部分汽轮机转子热变形出现在机组冷态启动定速之后的带负荷时期。这时转子的温度逐步升高，材质释放的内应力造成转子产生热变形，使得一倍频振动逐步增大，并且可能随着相位波动。从而造成了转子出现弯曲变形而使得机组出现异常振动。转子出现永久性与临时性的弯曲是两个不一样的故障，但其原理基本相同，均和转子系统质量偏心相似，所以产生的旋转矢量激振力和质量偏心是相似的。和质量偏心不一样的地方是轴弯曲将导致两端形成锥形运动，从而使得轴向的工频振动比较大。此外，产生转子弯曲的时候，因为弯曲造成的弹力以及转子不均衡所造成离心力的相位不一样，相互间的作用会出现抵消，转轴在一定的转速下其振幅将会下降，也就是在一定的转速上，转轴的振幅将出现一个“凹谷”，这和不均衡转子动力的基本特性不一样。当弯曲产生的作用比不均衡量还要小的时候，振幅的降低出现在临界转速之下；反之，振幅的降低就出现在临界转速之上。对于转子热变形的问题应当安装新的转子或者返厂进行大修消除弯曲，尽量避免机组出现异常振动。规避了振动力汽轮机组将不会产生异常振动。㈢摩擦振动的基本特征、原因及其排除措施摩擦振动的基本特征：1、因为转子热弯曲将产生新的不均衡力，所以振动信号发出的主频仍然是工频，然而因为遭受冲击以及一些非线性功率因素的干扰，可能会产生少量的分频、倍频以及高频分量，有时候波形会出现“削顶”的现象；2、产生摩擦时，振动产生的幅值以及相位均具备变化的特性，持续变化的时间较长。摩擦比较严重时，幅值以及相位不再变化，振幅会快速增大；3、降速超过临界时的振动通常比正常升速的时候要大，停机之后转子不动时。此时大轴的温度相对原始温度显著增加。摩擦振动的基本原理：对汽轮机转子而言，摩擦能够造成抖动、涡动等问题，但是真正能够产生影响的是转子出现热弯曲。动静摩擦的时候，圆周上的不同的摩擦力大小并不相同，因为重摩擦侧的温度大于轻摩擦侧的温度，造成转子的径向截面的温度并不均衡，局部过热导致转子出现热弯曲，造成一个新的不均衡力作用在转子上从而产生振动。二、针对汽轮机出现异常振动问题的原因查找步骤方法生产过程中常常碰到轴振、瓦振等出现异常振动，产生异常振动的原因比较多。按照产生振动常见原因，在查找主要振源之时应当留意如下几个方面的因素：第一，振动频率为多少，振动相位有没有变化以及相邻轴承的相位之间的关系。第二，振动稳定性怎样，主要指是不是会随着负荷、转速、温度、时间以及励磁电流等变化而发生变化。比如汽轮机的转子质量若不均衡将出项如下现象：速度升高时振动和转速的平方成正比关系，转速越高振动就越大。尤其是过临界的时候振动比原来高很多。振动频率大部分为1X。振动相位通常比较稳定以及相邻轴承的相位为同相或者反相。当振动并未造成摩擦时，其稳定性以及重现性比较好。按照振动的基本特征以及对平时的检修记录多个方面进行分析，查明故障产生的原因从而进行排除。第三，针对那些在设计方面存在通病的汽轮机组，应当注意其故障点，万一出现问题首先应当检查存在设计缺陷的相关部件。比如有些非落地式轴承设计的汽轮机组，如果轴封温度调节不好，就会造成低压缸前后轴承振动发生异常，并且增加负荷的时候振动会出现上升，稳定之后又会下降的情况。原因是非落地时轴承固定在低压缸上，轴承刚度较差，轴封温度发生较大变化导致轴承标高发生变化，从而产生低压缸前后车轴承异常振动的现象。这一缺陷也是非落地式轴承设计上的一大通病。处理此类问题，需对非落地式轴承座进行可靠加固，测量轴封温度对轴承标高的影响值，以便在轴系找中心是对轴承标高进行必要调整。参考文献：1、火力发电厂新设备新技术与发电工程设计、运行、维护及标准规范实用手册［M］.2006.2、施维新，石静.汽轮发电机组振动及事故［M］.北京：中国电力出版社，2008.