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論文汽輪機的異常原因分析
論文關(guān)鍵詞:汽輪機；異常振動(dòng)；分析；排除
論文摘要:我國經(jīng)濟的快速發(fā)展對我國電力供應提出了更高的要求。為了保障城市經(jīng)濟的發(fā)展與居民用電的穩定，加強汽輪機組日常保養與維護，保障城市供電已經(jīng)成為了火力發(fā)電廠(chǎng)維護部門(mén)的重要任務(wù)。汽輪機組作為發(fā)電廠(chǎng)重要組成部分其異常振動(dòng)對于整個(gè)發(fā)電系統都有著(zhù)重要的影響，文中就汽輪機異常振動(dòng)的分析與排除進(jìn)行了簡(jiǎn)要的論述。
我國北方城市由于水利資源較南方少，火力發(fā)電是城市用電的主要來(lái)源。電力供給是城市發(fā)展的關(guān)鍵，為了增加城市用電的穩定，電廠(chǎng)維修部門(mén)都會(huì )定期對發(fā)電機組進(jìn)行檢修與維護。汽輪機作為發(fā)電系統的重要組成部分，其故障率的減少對于整個(gè)系統都有著(zhù)重要的意義。汽輪機異常振動(dòng)是發(fā)電廠(chǎng)常見(jiàn)故障中比較難確定故障原因的一種故障，針對這樣的情況，加強汽輪機異常振動(dòng)分析，為發(fā)電企業(yè)維修部門(mén)提供基礎分析就顯得極為必要。
一、汽輪機異常振動(dòng)原因分析
汽輪機組擔負著(zhù)火力發(fā)電企業(yè)發(fā)電任務(wù)的重點(diǎn)。由于其運行時(shí)間長(cháng)、關(guān)鍵部位長(cháng)期磨損等原因，汽輪機組故障時(shí)常出現，這嚴重影響了發(fā)電機組的正常運行。汽輪機組異常振動(dòng)是汽輪機常見(jiàn)故障中較為復雜的一種故障。由于機組的振動(dòng)往往受多方面的影響，只要跟機本體有關(guān)的任何一個(gè)設備或介質(zhì)都會(huì )是機組振動(dòng)的原因，比如進(jìn)汽參數、疏水、油溫、油質(zhì)、等等。因此，針對汽輪機異常震動(dòng)原因的分析就顯得尤為重要，只有查明原因才能對癥維修。針對導致汽輪機異常振動(dòng)的各個(gè)原因分析是維修汽輪機異常振動(dòng)的關(guān)鍵。
二、汽輪機組常見(jiàn)異常震動(dòng)的分析與排除
引起汽輪機組異常振動(dòng)的主要原因有以下幾個(gè)方面，汽流激振、轉子熱變形、摩擦振動(dòng)等。針對著(zhù)三個(gè)主要方面以下進(jìn)行了詳細的論述。
�。ㄒ唬┢骷ふ瘳F象與故障排除
汽流激振有兩個(gè)主要特征：一是應該出現較大量值的低頻分量；二是振動(dòng)的增大受運行參數的影響明顯，如負荷，且增大應該呈突發(fā)性。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來(lái)流沖擊就會(huì )發(fā)生汽流激振；對于大型機組，由于末級較長(cháng)，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振現象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現象。針對汽輪機組汽流激振的特征，其故障分析要通過(guò)長(cháng)時(shí)間（一年以上）記錄每次機組振動(dòng)的數據，連同機組滿(mǎn)負荷時(shí)的數據記錄，做出成組曲線(xiàn)，觀(guān)察曲線(xiàn)的變化趨勢和范圍。通過(guò)改變升降負荷速率，從5T/h到50/h的給水量逐一變化的過(guò)程，觀(guān)察曲線(xiàn)變化情況。通過(guò)改變汽輪機不同負荷時(shí)高壓調速汽門(mén)重調特性，消除氣流激振。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是確定機組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負荷變化率和避開(kāi)產(chǎn)生汽流激振的負荷范圍的方式來(lái)避免汽流激振的產(chǎn)生。
�。ǘ┺D子熱變形導致的機組異常振動(dòng)特征、原因及排除
轉子熱變形引發(fā)的振動(dòng)特征是一倍頻振幅的增加與轉子溫度和蒸汽參數有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機組冷態(tài)啟機定速后帶負荷階段，此時(shí)轉子溫度逐漸升高，材質(zhì)內應力釋放引起轉子熱變形，一倍頻振動(dòng)增大，同時(shí)可能伴隨相位變化。由于引起了轉子彎曲變形而導致機組異常振動(dòng)。轉子永久性彎曲和臨時(shí)性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機理相同，都與轉子質(zhì)量偏心類(lèi)似，因而都會(huì )產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類(lèi)似的旋轉矢量激振力。與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會(huì )使兩端產(chǎn)生錐形運動(dòng)，因而在軸向還會(huì )產(chǎn)生較大的工頻振動(dòng)。另外，轉軸彎曲時(shí)，由于彎曲產(chǎn)生的彈力和轉子不平衡所產(chǎn)生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會(huì )有所抵消，轉軸的振幅在某個(gè)轉速下會(huì )有所減小，即在某個(gè)轉速上，轉軸的振幅會(huì )產(chǎn)生一個(gè)“凹谷”，這點(diǎn)與不平衡轉子動(dòng)力特性有所不同。當彎曲的作用小于不衡量時(shí)，振幅的減少發(fā)生在臨界轉速以下；當彎曲作用大于不平衡量時(shí)，振幅的減少就發(fā)生在臨界轉速以上。針對轉子熱變形的故障處理就是更換新的轉子以減低機組異常振動(dòng)。沒(méi)有了振動(dòng)力的產(chǎn)生機組也就不會(huì )出現異常振動(dòng)。
�。ㄈ┠Σ琳駝�(dòng)的特征、原因與排除
摩擦振動(dòng)的特征：一是由于轉子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動(dòng)信號的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線(xiàn)性因數的影響，可能會(huì )出現少量分頻、倍頻和高頻分量，有時(shí)波形存在“削頂”現象。二是發(fā)生摩擦時(shí)，振動(dòng)的幅值和相位都具有波動(dòng)特性，波動(dòng)持續時(shí)間可能比較長(cháng)。摩擦嚴重時(shí)，幅值和相位不再波動(dòng)，振幅會(huì )急劇增大。三是降速過(guò)臨界時(shí)的振動(dòng)一般較正常升速時(shí)大，停機后轉子靜止時(shí)，測量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動(dòng)的機理：對汽輪機轉子來(lái)講，摩擦可以產(chǎn)生抖動(dòng)、渦動(dòng)等現象，但實(shí)際有影響的主要是轉子熱彎曲。動(dòng)靜摩擦時(shí)圓周上各點(diǎn)的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側溫度高于輕摩擦側，導致轉子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉子熱彎曲，產(chǎn)生一個(gè)新的不平衡力作用到轉子上引起振動(dòng)。
三、關(guān)于汽輪機異常振動(dòng)故障原因查詢(xún)步驟的分析
生產(chǎn)中經(jīng)常遇到瓦蓋振、軸振的異常變化，引起振動(dòng)異常的原因很多。根據振動(dòng)產(chǎn)生的集中原因，在查找振動(dòng)主要來(lái)源時(shí)要注意下面幾個(gè)要素：振動(dòng)的頻率是1X，2X，1/2X等。振動(dòng)的相位是否有變化及相鄰軸承相位的關(guān)系。振動(dòng)的穩定性如何（指隨轉速、負荷、溫度、勵磁電流、時(shí)間、等的變化是否變化）。例如汽輪機轉子質(zhì)量不平衡會(huì )有下列現象：升速時(shí)振動(dòng)與轉速的二次方成正比，轉速高振動(dòng)大。特別過(guò)臨界時(shí)振動(dòng)比以往大得多。振動(dòng)的頻率主要是1X。振動(dòng)的相位一般不變化及相鄰軸承相位出現同相或反相。振動(dòng)的穩定性好（在振動(dòng)沒(méi)有引起磨擦的情況下），且重復性好。根據振動(dòng)特征與日常檢測維修記錄多方面分析，找出故障原因最終排除。
另外對于一些原本設計上有通病的機組，要做好心理準備并牢記其故障點(diǎn)，一旦出現情況首先要檢查設計缺陷部件。例如：東汽三缸兩排氣200MW汽輪機,軸封系統同300MW,現低壓缸的兩端軸承震動(dòng)常在6、7絲左右，現發(fā)現如能維持低壓軸封供汽溫度在120－130度時(shí)，振動(dòng)基本能降到4絲左右。加負荷時(shí)振動(dòng)要上升，穩定一段時(shí)間后要下降，如果低壓軸封供汽溫度在150度以上時(shí)，振動(dòng)也要上漲。通過(guò)分析我們可以看出振動(dòng)主要發(fā)生在#4軸承，其主要原因是#4軸承座在排汽缸上，支撐剛性太差，對溫度較為敏感，使#4軸承的標高發(fā)生變化。東方300MW汽輪機也存在同樣的情況，這可能是設計上的一大通病。針對這一原因，其故障排除要加固#4軸承座的支撐，測量溫度對#4軸承標高的具體影響值，以便在找中心時(shí)事先降低#4軸承標高。
結論：
汽輪機異常振動(dòng)時(shí)汽輪機運行過(guò)程中不可避免的故障，同時(shí)也是較為常見(jiàn)的故障。在進(jìn)行此類(lèi)故障排除時(shí)，不能急于拆解機組，首先要根據故障特征進(jìn)行故障分析，確定故障點(diǎn)后查看機組維修記錄，確認故障點(diǎn)零部件情況。如故障點(diǎn)零部件為剛剛檢修過(guò)并更換，因再次確認故障點(diǎn)，確認為改點(diǎn)后進(jìn)行拆解。一般來(lái)講短期內進(jìn)過(guò)維護保養的部件出現故障的幾率遠遠小于維護時(shí)間長(cháng)的部件。因此，在進(jìn)行汽輪機異常振動(dòng)原因分析時(shí)要格外注意。許多情況時(shí)需要維修人員長(cháng)期積累的經(jīng)驗來(lái)判斷的，加強企業(yè)汽輪機組維護保養人員培訓，提高維修人員素質(zhì)及專(zhuān)業(yè)技能時(shí)提高汽輪機故常排除效率的最佳途徑。
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