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电厂汽机异常振动故障及诊断分析

发表时间：2020/7/21 来源：《电力设备》2020年第8期作者：孙建忠

[导读] 摘要：在火力发电厂运行过程中，汽轮机是其中的主要机组部件之一，汽轮机的安全性以及稳定性会对机组运行安全产生直接影响。

        （山西京玉发电有限责任公司山西省朔州市 037200）
        摘要：在火力发电厂运行过程中，汽轮机是其中的主要机组部件之一，汽轮机的安全性以及稳定性会对机组运行安全产生直接影响。因此，需要重视火电厂汽轮机的日常维护工作，对电厂汽轮机常见故障进行分析并提出有效解决措施。这样才能够保证汽轮机的稳定安全运行。
        关键词：电厂汽机；异常振动；故障分析；解决对策
        在电厂汽轮机启动以及停止运行过程中，必须保证各个轴承的运行参数在正常稳定范围内。否则会对汽轮机的运行安全产生极大影响。电厂汽轮发电机组受汽轮机发电机组振动状态的影响比较大，这是对机组安全情况进行评价的重要指标，同时是在电厂汽轮机检修过程中进行质量评价的主要指标之一。在汽轮发电机组振动过大的情况下会导致动静摩擦、基础损坏等问题，如果没有对汽轮机振动异常进行有效处理，可能会导致叶片断裂、叶轮损坏、隔板出现变形破裂、部件损坏、厂房损坏，甚至可能会威胁工作人员的人身安全等问题。因此，在电厂日常运行过程中，需要重视汽轮发电机组振动情况的监测工作，及时掌握出现的异常振动并采取有效措施对振动故障进行解决，才能确保电厂汽轮机组的安全稳定运行。
        一、电厂汽轮机异常振动故障及其原因
        第一，在汽轮机组参数、容量不断提高的过程中，机组动静流通部件的间隙比较小，热膨胀以及热变形对其产生的影响也比较大。通流间隙要求相对较高，在对汽轮机进行安装以及检修时，必须确保其与标准要求相符合，要减少级间漏气情况，同时要确保汽轮机设备的安全性。在汽轮机启动以及停止运行过程中，转子的受热速度比气缸更快，会出现轴向胀差，减小轴向间隙，引发走向动静摩擦问题。为了对轴向动静摩擦问题进行有效控制，需要控制轴向胀差。通常情况下，转子加热以及冷却速度的快慢会对胀差大小产生直接影响。因此，在汽轮机启动以及停止时要注意对蒸汽量与温升率进行合理控制。在抽气管道布置过程中，如果存在差异会导致上、下气缸出现温差，最终导致转子以及气缸径向间隙出现变化，产生径向摩擦。第二，电厂汽轮机出现异常振动的原因之一还包括转子质量不平衡。导致转子质量不平衡主要是因为原始转子不平衡，在转动过程中可能存在部件松脱问题。在汽轮机启动以及停止过程中，如果转子支撑系统的刚度出现变化，会导致汽轮机膨胀受到阻碍，会破坏转子中心。与此同时，轴承座以及台板之间的接触状态也会出现变化，会导致转子系统出现新的不平衡情况。滑销系统会出现卡涩问题影响局部机械的变形情况，导致系统振动较大。第三，在电厂汽轮机运行过程中，机组产生强烈振动的主要原因是在达到临界转速时本身就比较大，只要确保其在技术要求范围内就属于正常状态[1]。如果振动超出规定的要求范围，需要对数据进行检查，速率过快或者不平衡都会导致机组出现强烈振动。在机组运行过程中一旦发生异常振动情况需要对操作过程以及蒸汽参数是否存在变化情况进行检查，防止因为维护操作不当而出现异常振动。第四，电磁干扰也可能会导致电厂汽轮机出现异常振动故障。需要电气人员对励磁机整流子与碳刷磨损情况进行检查。第五，通流部件出现损坏情况也可能会导致汽轮机出现异常振动故障。蒸汽品质不符合机组的运行要求，在长时间运行后，在机组喷嘴，叶轮等流道会出现严重的结垢问题，这样会导致通流面积减小，机组轴向推力增加，推力瓦温温度会上升。会对机组的带负荷能力产生极大影响。并且因为通流面积减少，其变化不均会导致气流出现自激振动，从而使轴系统的振动幅度增加。第六，汽轮机发电组出现自激振动会导致异常振动故障。一般情况下，遇到自激振动要考虑油膜是否出现自激问题。这就需要掌握油膜自激的特点，才能对振动情况进行准确判断。油膜自激振动的主要特点是其振动主频率与第一临界转        速相同，并且一般出现二倍于第一临界转速后，轴承的顶轴油压会出现剧烈的摆动情况，还能够听到撞击声。需要根据油膜自激振动的特点对汽轮机发电机组的振动进行准确判断，并采取有针对性的措施解决汽轮机异常振动问题[2]。

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        二、电厂汽机异常振动故障的预防措施
        （一）加强轴承振动监测力度
        为了解决电厂汽机出现的异常振动情况，需要重视机组轴承的监测工作，集控人员需要对上、下缸温差、正常蒸汽温度、压力等参数进行实时监测，确保在机组运行过程中各轴承处于正常稳定的运行状态。加强监测工作有利于根据胀差的变化规律制定科学有效的预防措施，防止胀差增加。与此同时，集控人员需要对汽轮机的冷热启动情况进行观察与分析，掌握膨胀规律，才能及时调整机组进汽量、温升率、暖机时间以及真空度，达到解决机组异常振动的目的。
        （二）全面实施胀差检测
        在汽轮机启停以及变工状态下，需要监测降差变化情况，调整以及控制汽轮机的蒸汽量、压力、温度等参数。如果机组本身处于冷启动状态，其交变应力以及胀差变化的速度比较快，需要实时关注正常变化，同时要对其速率进行有效控制，使其处于正常的范围内。如果出现强烈振动，两端轴封或者通流部分有异常的金属摩擦成声，需要及时停止气轮机启动，并查找导致异常的原因。如果振动情况比较小，可以降低转速，一直到振动消除再转为低速暖机10分钟到15分钟，之后逐步提高转速。如果重复2~3次仍然存在异常振动，需要停止启动汽轮机并查找出现异常振动的原因，才能采取有针对性的措施解决问题。
        （三）对转子部件进行监督
        转子部件是影响汽轮机出现异常振动的主要部件之一，因此，在预防汽轮器出现异常振动时，需要重视对转子部件进行安全监督，防止叶片以及其他接件出现脱落情况而影响转子部件的稳定性。在汽轮机组安装以及检修完成后，需要对转子部件进行进一步检查。特别是要重点关注出现过缺陷的部分，要对转子部件上是否存在裂纹、损伤变形等情况进行仔细全面排查。并且在每一项检查之后都要准确及时记录检查过程以及具体的情况，这样可以为后期转子部件出现问题时的检修工作提供准确的参考依据，提高转子部件安全监督水平。
        （四）实时监测主蒸汽的参数变化
        在防止电厂汽机出现异常振动问题，需要对主蒸汽压力、温度等参数的变化情况进行实时监测，要将主蒸汽参数变化控制在合理范围内，防止汽轮机组在运行过程中遭受水冲击。并且要加强汽轮机以及锅炉之间的联系性，确保汽轮机的蒸汽参数处于相关技术要求范围内。在对主蒸汽参数变化进行实时监测的过程中，一旦发现异常变化情况，需要了解导致异常变化的原因并及时排除原因，防止汽轮机出现异常振动，保证汽轮机的安全稳定运行[3]。
        三、结语
        总而言之，电厂汽轮机异常振动会严重影响发电机组安全稳定运行。在汽轮机日常运行过程中需要对这种情况进行监测，以便及时掌握异常振动，并对产生异常振动的原因进行分析和判断，才能采取有针对性的措施，消除汽轮机的异常振动。为了保证电厂汽轮机能够安全稳定运行，需要制定科学严谨的监督管理机制，重视汽轮机在运行之前的日常检查工作，及时发现汽轮机存在的异常情况。同时还要积极引进新的检查监测技术，提高汽轮机运行过程中的监测质量。以便准确掌握汽轮机振动的具体参数，防止发电厂汽轮机出现异常振动问题而影响整个机组的运行安全。
        参考文献
        [1]黄小辉. 电厂汽轮机振动问题分析与解决对策[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(011):2886.
        [2]黄保龙. 火力发电厂大型汽轮机振动异常分析及故障判断的研究[J]. 商品与质量, 2018, 000(011):242.
        [3]赵华. 火电厂汽轮机异常振动故障排查技术分析[J]. 黑龙江科技信息, 2015(24):39-40.