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大型火电厂汽轮机振动原因及故障分析研究主要内容和方法

       摘要:火电厂汽轮机出现异常振动是无法避免的故障,也是经常出现的故障,因此,要做好汽轮机组的维护工作,将损失降到最低。目前,我国的火力发电企业相对比较多,都担任着所在地区的发电任务,汽轮机是发电厂重要的发电设备,它的安全运行关系着企业的正常运行。因此,汽轮机的维修人员要对汽轮机故障有着全面的了解,才能够及时的维修,确保汽轮机组的正常运行,使火电厂得到正常的运转,给当地人提供高质量的电力供应。本文作者结合自己的工作经验并加以反思,对火电厂汽轮机运行异常振动原因进行了深入的探讨,具有重要的指导意义。  

      关键词:火电厂;汽轮机;振动原因   

       1 、分析火电厂汽轮机出现异常振动的原因   

       1.1 、转子受热弯曲变形   

      在实践经验总结中得知,转子出现热弯曲变形的原因也有很多种,但是常见的就是自身热量过高,不能及时散热,从而产生应力变形,转子运行过程中气缸会进入冷空气,进入水汽,那么这些气体会和气缸产生静摩擦和动摩擦,最终导致发电机转子冷却存在着差异[1],这样转子就不可避免的发生热变形。当转子发生弯曲变形之后,转轮机组就会出现异常振动,出现这一问题,可能会临时产生危害,也可能是永久性产生危害,虽然直接后果不同,但是原因都是转子质量偏心造成的。如果不能及时控制,引发和质量偏心类似的旋转矢量激振力。  

       当转子出现弯曲,这种弯曲会导致轴弹力不同,转子运行中出现不平衡问题,同时出现的离心相位也不同,如果二者作用力可以相互抵消,也就是作用力大小基本相同,那么转子的振动幅度会非常小,在专业术语中称之为凹谷相撞,这一情况和转子不平衡导致的动力特征存在着很大的不同。如果二者力不能相互抵消,力的大小差距很大时,就会出现严重的振动噪音,那么相关人员要及时进行检修,必要时可以更换新的转子。如果不平衡值比弯曲作用力的值大,振幅的减少量在临界转速之下。如果不平衡值比弯曲作用力的值小,振幅的减少量在临界转速之上。有此可见转子受热弯曲变形的危害非常大[2],而且故障特点明显,因此检修人员只要严格按照流程工作,提高岗位责任心,就可以及时发现问题解决问题,保证火电厂的正常运行。    

       1.2、气流发生激烈振动   

      很多大型汽轮机出现的振动,都是由于气流的激烈振动造成的,当出现气流激振时会表现出以下几个特点,第一点,汽轮机组承担的负荷会超过一个特定的值,这样汽轮机轴发生剧烈的振动。第二点,在强烈的振动之下,产生的频率和高压下的转子频率一致。第三点, 在高压转子段发生气流激振问题,末级时间过长,气体在叶片末端出现紊乱,甚至会发生气流激振问题,进而叶片受到不均匀气流的冲击出现气流激振的问题。    

        1.3 设备中的油膜发生震荡  

       汽轮发电机转子在高速运转时,就会失去之前的稳定性,因此在旋转时需要围绕轴线运行,还必须围绕平衡点涡动,这样油膜就会出现激震荡。除此之外,还会出现半速涡动情况,例如轴线涡动频率在转子转速一半时,如果半速涡动速度与转子临界速度相同,其就发生共振问题,导致整个设备出现严重的振动。   

       1.4 、设备出现严重的摩擦振动   

      对于摩擦振动而言,主要有两个特点,第一点在转子热弯曲情况下,会有新的作用力,导致不同力之间的平衡被打破,但是其主频率还是工作频率,在非线性因数的影响之下,会导致频率的不同,甚至其波形会发生削顶问题,第二点,当出现这种摩擦振动后,其振动的幅度,以及相对位置会有一些波动,波动的时间也比较长。重摩擦出现的高温要比轻摩擦高很多,那么转子截面温度发生不均匀问题,当对其局部加热后,转子就会出现热弯曲问题,这种情况下就会发生严重的振动。

        2 、解决火电厂汽轮机异常振动的具体方法分析   

        2.1、 解决转子热弯曲的措施分析   

       保证安装的正确性。可以使用拉钢丝找中心法对轴线进行找正,在基础安装中,在纵向中心线的前后,一定要先设置预埋件,然后安装可调整螺栓,用于钢丝架子的挂放。然后延着纵向中心线的方向,在上面挂上钢丝。最后进行第一次找正,先使用钢皮尺对钢丝离洼窝中心两侧的距离进行测量,然后对轴承座横向的位置进行适当的调整,保证两侧距离的一致性,允许的误差在0.05mm左右。除此之外,在第二次测量时,在进行横向找平时,可以使用水平仪测量,要把水平仪放到轴瓦洼窝结合面上,然后对台板下面的斜垫铁进行合理调整,保证其实际高低情况,保证轴承座横向水平符合要求。第三次找正时,对整个汽轮机组进行找正。只有保证轴承安装正确,其运行中受力均匀,就不会发生振动异常问题,有利于该设备的寿命延长。  

        2.2 、分析解決气流激振的措施 

       结合总结出的气流激振特点,在解决这一问题时,可以对故障进行跟踪调查,结合这一年工作中机组运转的数据,尤其是振动参数,将其绘制出曲线图,然后观察曲线图所发生的变化,要求在不同情况下,明确机组在气流激振状态下的工作情况,然后检查中将其振动情况和总结经验进行对比,从而分清其是否存在振动故障,有效避免出现气流激振问题。  

        2.3、 解决油膜振动的措施分析  

       当在汽轮机组中出现了油膜振动后,解决措施有五个,第一种,增加轴瓦比压,有效控制油膜发生的振动。第二种,缩小轴瓦顶部的间隙,将上轴瓦的轴承合金宽度增加,这样能有效减少振动频率。第三种,将轴瓦和轴颈之间的接触角度减少,当减少到一定范围后,其振动就会减少。第四种,使用的润滑油很关键,要使用动力粘度较小的润滑油[3],这样就会对其正常运行造成影响,轴受力就会单一,不会出现复合力导致重心变化,出现振动问题。第五种,利用平衡力原理,把设备中存在的不平衡力降到最低,当其相互平衡后,就不会发生加大位移,进而出现振动的概率降低。  

        2.4 、分析解决摩擦振动问题的措施  

       摩擦振动是比较麻烦的,因为任何机械设备在运行过程中,都会存在摩擦力,这一问题是不可避免的。在日常检查汽轮机的时候,或者是进行设备维修的时候,要重点对各个部件进行检查,尤其是相互之间的摩擦情况,分析其是静摩擦还是动摩擦。除此之外,时刻留意机组的各个零件之间是否存在着摩擦声音,声音不能超过一定的范围,振动频率也要控制在一定的限度内。如果发生严重的异常声音,那么工作人员针对该设备,或者设备中的局部构件等进行维护和更换,避免相邻的零件之间摩擦产生振动使得汽轮机组出现故障。   

       3、 结束语   

       通过以上对火电厂汽轮机运行异常振动原因分析发现,这些故障在日常工作中不可避免的会发生,因此相关班组必须做好日常的检修、维护工作,提高个人检修能力,当发现汽轮机设备有异常振动后,就可以判断出故障原因,然后严格按照操作流程处理,避免故障恶化。在以后的发展中,电力企业要加强人员的培训,提高个人能力,提高岗位责任意识,将工作放到第一位上。



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