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火力发电厂汽轮机轴承振动大的原因分析及处理措施

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：闫佳林

[导读] 摘要：汽轮机是火力发电厂的重要设备，其设备结构复杂，运行环境恶劣，汽轮发电机组的故障率高，尤其是轴承异常振动，如果发现不及时或处理不当，会造成汽轮机轴瓦损坏、转子弯曲，甚至造成大轴断裂等事故，一旦发生故障就会造成极大的经济损失。

        (哈尔滨汽轮机厂有限责任公司黑龙江省哈尔滨 150046)
        摘要：汽轮机是火力发电厂的重要设备，其设备结构复杂，运行环境恶劣，汽轮发电机组的故障率高，尤其是轴承异常振动，如果发现不及时或处理不当，会造成汽轮机轴瓦损坏、转子弯曲，甚至造成大轴断裂等事故，一旦发生故障就会造成极大的经济损失。为了提升汽轮机发电机组的可靠性，降低故障发生率，需要对汽轮机轴承振动大的原因进行分析，探讨影响汽轮机轴承振动大的原因，提出改进的措施，以提升汽轮机轴承运行的可靠性，延长汽轮机轴承使用寿命。
        关键词：火力发电厂；汽轮机轴承振动；原因；处理措施
        引言
        为了有效避免轴承振动对机组生产带来的影响，可以通过设置专业的维护检修部门对设备进行定期修复处理，科学化控制机组设备的生产运行，降低设备运转过程中的内部摩擦损耗和气流激振影响，强调运行操作人员对汽轮机启停的控制，展开细致而严密的运行维护，将有效避免机组设备在运行过程中轴承振动加大的情况出现。
        1汽轮机轴承振动大的原因分析
        1.1汽轮机主轴激振现象
        汽轮机主轴运行工况是反映汽轮机是否安全稳定运行的关键指标。汽轮机主轴的转速、偏心度、轴振动和胀差等参数变化都会引起轴承的异常振动，尤其是高参数大容量火力发电厂，其蒸汽对汽轮机的叶片不断产生冲击，导致气流激振，汽轮机主轴受到气流激振现象的影响后，导致与汽轮机主轴相配合的轴承振动异常，甚至振幅扩大。
        1.2凝汽器退出运行
        在汽轮机的运行过程中，需要凝汽器参与运转实现对设备的有效散热，当部分凝汽器失效退出运行状态，则会降低汽轮机的运转效率，汽轮机转子无法达到额定功率，这会导致轴承空转的情况出现加大轴承的振动频率。同时，当汽轮机冷凝器退出运行后，设备中的热量无法得到有效发散，转子的热变形程度与转子的运行时间有较大的关联，只有当转子变形程度超过其承受负荷后，才会对机组轴承的运转带来影响。这种来自金属特性的变形问题带来的轴承振动大影响可以通过对机组设置定速运行时间及冷却时间进行有效避免，但转子发生的热变形的原因并不完全与运行过程中的受热有关，由于机组在运行一段时间后会有一定的冷却时间，在此过程中，转子会因为热应力扩散不均匀而集中于转子的某一处，在多次运行和冷却后，转子表面会呈现出凹凸不平的状态，这将对机组的正常运行产生严重影响。
        1.3运行操作人员的违规操作引起轴承振大
        在现阶段，火电厂中汽轮机机组操作人员的专业素质能力较差，面对设备的运行问题不能通过有效的操作方式进行处理，同时，操作人员在日常的工作中没有提高对轴承振动大风险意识，有问题时未及时安排消缺，加剧了设备的损耗。同时，操作人员对于设备的运行管理意识缺乏，工作开始前不能按照规范要求对设备进行检查，并且在定期的设备维护工作中为了节省时间，设备的检修只是停留在清洁打扫上，缺乏对设备的有效管理，设备的运行中必然会出现大量的故障问题，此外，操作人员的违规操作也对汽轮机设备的稳定运行造成了巨大影响，必须对员工展开相应的技术管理培训，减少员工的错误或违规操作，提高员工的设备管理意识。
        2汽轮机轴承振动大的处理措施
        2.1利用汽轮机“闷缸”原理消除振动现象
        汽轮机本体由转动部分和静止部分组成，转动部分包括动叶片、叶轮、主轴、联轴器及紧固件等旋转部件；静止部分包括汽缸、喷嘴、隔板、蒸汽室、轴承、隔板套、轴承座、汽封、机座和锚固件。汽轮机工作原理：锅炉产生的高压蒸汽推动汽轮机透平叶轮旋转，将蒸汽的热能转变为转子回转的机械能。汽轮机转子与发电机转子连接，汽轮机回转带动发电机回转，切割磁力线，机械能变为电能。“闷缸”原理就是隔绝汽轮机所有进汽，包括排汽和疏水，停止汽轮机本体的一切疏水，尽可能保持汽缸上下温度一致，以减少转子的热弯曲。

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        “闷缸”操作：机组突然发生强烈振动超过125μm时，汽轮机应该采取紧急停机措施，立即破坏真空进行闷缸操作。“闷缸”操作步骤主要就是破坏真空，关闭所有的进气门、疏水门，具体包括：（1）恢复润滑油系统向汽轮机轴承供油；启动顶轴油泵；（2）开启真空破坏阀，停止给水泵运行，即空气进入汽轮机，产生鼓风摩擦，对转子起制动作用，使转子停止转动；（3）隔离汽轮机本体的内、外冷源；（4）关闭进入汽轮机所有汽门以及所有汽轮机本体、抽汽管道疏水门，使汽轮机上下汽缸和转子的温度达到一致；（5）监视汽缸上下缸的温差并确保在设定范围内；（6）检修机头架上的百分表，检查转子弯曲随时间的变化情况，转子弯曲超过规定值，禁止其启动；（7）当汽缸上下缸温差小于设定值时，温差越大越容易造成转子弯曲，转子随着温差的减小，弯曲度变小，手动试盘车；（8）转子多次180°盘转，当转子弯曲值回到正常值时，投入连续盘车。
        2.2控制设备运行效率，减小转子受热变形
        火电厂运行效率直接影响着火电厂的经济效益，但一味地追求企业生产经济效益则会导致设备损耗加大，加剧企业的生产成本投入，通过科学合理的对设备运行效率进行控制，才能够实现火电厂的长远可持续发展。控制设备运行效率主要体现在对设备转子系统的调整控制、对转子的温度及偏心度进行监控、优化改善机组设备开停机工序三个方面。在对机组设备转子系统的调整控制上，需要操作技术人员利用先进的技术设备对转子的旋转重心进行监测并通过调整机组设备运行工频使得转子的重心时刻均匀分布，从而实现对转子系统的稳定控制。在转子温度及偏心的监控工作上，主要要求检修维护人员在适逢停机时展开对转子零件的检查，将产生偏心或表面存在凹凸的转子及时修复，消除转子热弯曲对轴承造成的振大现象，此外，对于转子温度的监控还能够有效避免汽轮机组过热对内部设备带来的损耗加剧情况出现。而在机组设备开停机工序的优化改善方面，主要是为了避免机组设备突然启动或停车对轴承带来的抖动，减少开停机过程中产生的静动摩擦，使设备平稳的启动，这将有效防止轴承出现不规则振动的情况。
        2.3加强对运行中轴封监视和调整
        汽轮机中的轴封自动装置能够有效提高轴承运转效率，并且能够给轴承运转提供密闭的环境，避免空气流入使轴承发生不规则振动，轴封自动装置是依靠自动化技术对轴承密封腔进行监控，汽轮机运行操作人员可以通过对轴封装置的自动化监视器对轴承的运转情况进行动态了解，当轴承发生异常振动时，可以通过调节轴封装置内外压力差来降低轴承振动。在汽轮机实际的运行过程中，运行操作人员往往会淡化对轴封装置的监视，只有自动化设备发出警告后才进行相应调整，因此，强调设备运行操作人员对轴封装置的监视和调整工作，使轴承异常问题出现的第一时间就展开相应的参数调节，这样才能够保障汽轮机运行的稳定可靠。
        结束语
        汽轮机是大型火力发电厂发电设备运行最重要的组成，其运行效率极大地影响着发电厂的发电效率，汽轮机组在长时间高负荷的运转下会导致轴承振动加大而对机组设备的生产运行效率带来影响。面对火电厂汽轮机轴承振大的问题，需要受到发电厂经管理者和经营者的重视，投入更多的技术人员和成本对轴承振大问题进行修复，问题的处理修复工作的开展一方面需要找到轴承振大的原因分析其影响因素，另一方面，则是需要对汽轮机组的生产工作进行优化，通过具有
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