某汽轮机振动大及低压内缸裂纹原因分析与处理--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

某汽轮机振动大及低压内缸裂纹原因分析与处理

发表时间：2021/6/4 来源：《基层建设》2021年第2期作者：沈悦

[导读] 摘要：汽轮机长时间的运行导致关键部位零件遭到了磨损，而使得汽轮机组常常发生故障，严重的时候会直接影响到发电机组的正常工作。

        四川广安发电有限责任公司四川广安 638000
        摘要：汽轮机长时间的运行导致关键部位零件遭到了磨损，而使得汽轮机组常常发生故障，严重的时候会直接影响到发电机组的正常工作。其中汽轮机振动是影响机组安全的一个重要因素，引起汽轮机振动的因素有很多种，因此需要根据汽轮机故障的特征进行相应的故障分析，快速排除故障。
        关键词：汽轮机；振动；低压内缸；裂纹原因；处理；
        引言
        汽轮发电机组在运行过程中经常会出现转子不平衡现象并引发故障。据统计，在汽轮机组已经发生振动故障中有80%左右是因转子不平衡而导致的，其中属转子本身质量问题的约占90%。当前汽轮机整体工艺水平有显著提升，加之不断总结经验、不断提升安装和检修质量，由转子本身导致的振动故障率在逐渐降低，但当前汽轮机发电机组振动的主要振源仍来自于转子本身的质量不平衡力。
        1汽轮机振动危害
        汽轮发电机组作为发电系统中的主要构成，异常振动会对生产系统产生重要影响，情况严重的，还会导致全厂停车，最终对年度任务产生影响。（1）轴封磨损会破坏密封作用，增大高压缸蒸汽外漏量，进而使得水分进入到润滑油中，引起油膜结构破坏，最终导致轴瓦乌金融化。随着漏气损失的不断增加，机组经济性也会受到影响。（2）磨损隔板汽封。当隔板汽封被严重磨损，会导致级间漏气与转子轴向力进一步增加，最终融化推力瓦乌金。（3）磨损滑销系统。滑销系统不仅可以固定轴承外壳与汽轮气缸；还能确保机组有效收缩或膨胀。磨损严重期间，会对机组热膨胀产生影响，严重的还会导致更多事故。（4）发电机励磁机部件损坏。异常振动会对机组运行产生较大威胁，汽轮发电机组振动问题复杂，引起振动原因较多，但只要找到振动原因，就能合理解决振动问题.
        2汽轮机振动原因分析
        2.1部件摩擦、受热变形等因素
        由于各种原因，像摩擦碰撞，在汽轮机内部工作时常会发生振动摩擦现象。在此过程中如有部件脱落，工作状态就会很危险，所以在汽轮机内部转动部件松动脱落故障就会发生。此外转子在工作过程中本身会产生大量的热，如不能将热量及时散发出去很容易因热积累导致转子发生应力变形。一旦出现变形弯曲汽轮机组就会发生异常振动的现象。气流激振现象也是发电机组常见振动之一，这种振动往往会伴随两个明显的信号，一是运行参数对机器振动的增强有较强的影响，二是会有大量值的低频分量出现。
        2.2气流振动
        气流振荡发生形式种类较多，原因也不相同：（1）顶隙激振，为了提升汽轮机效率与性能，设计人员多使用增加级数与提升转速等方法开展设计工作。级数变化会导致转子跨距不断增长，临界转速逐渐降低，转速提升又会导致临界与工作转速不断增加，最终导致轴系统稳定性不断下降。因转子弯曲多是由于通流径向间隙发生了改变，当一端间隙减小，另一端间隙会逐渐扩大，随着变小端热效率的增加，变大方热效率会不断减小，进而导致轴颈朝着转动方向涡动。（2）叶轮流通中的作用力。叶轮围带与壳体间隙较大，当转速为基频2.5倍，很容易导致失稳情况出现。叶轮带会产生失稳力，若叶轮带泄流量不变，势必会对环造成磨损，活塞式密封流动会产生一定切向力，出口密封间隙增加会导致流动切向力不断增加，最终导致振动越来越严重。此时，叶轮围带力会对转子动力产生较大影响，磨损环与叶轮围带径向泄流量都会产生很大切向速度。气流激振多产生于高参数高压转子中。一般情况下，涡动进动多是超前的，轨迹为椭圆形，振荡期间，伴随着振幅朝着偏心率的靠近，自激振动频率逐渐靠近固有频率。流体激振失稳后，转子朝着自激振动方向转变，最大振幅常常不会在轴承传感器内出现。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        2.3油膜震荡
        汽轮机运转的时候，转子会在轴轮上进行高速的旋转，失去其自身的稳定性从而导致的震荡，就是俗称的油膜自激震荡。正常的情况下，汽轮机进行稳定的运转时装置是绕着轴线进行的旋转运作，但是当汽轮机失去了自身的平衡力时，转走，在围绕着轴线转动的时候，会以一个平衡点的涡动表现出来。该轴线的活动频率一般情况下保持在转子转速的一半，因此被称为半数活动，当涡动转速和转子的临界转速相重合的时候，这一个涡动的转速会被共振放大，最终产生激烈的震动现象。油膜震荡具有下列几个主要特征：第一，在油膜震荡发生了之后，振幅的增速会变得稍快，所以才会有机组激烈振动的现象。油膜发生振动的主频率是发电机的一阶临界转速，而且他会伴随着转速的升高而进行改变。并且轴承的顶轴油压也会随之发生剧烈的运动，所以轴承内部会有金属撞击的声音。
        3轮机振动大及低压内缸裂纹处理分析
        3.1低压内缸裂纹处理措施
        1）对产生了膨胀不畅的连通管及受损汽封进行修复，并对该连通管进行刚度实验确认，降低连通管刚度，避免连通管对汽轮机低压缸产生额外推力。2）更改低压内缸支撑板结构，使低压内缸及低压内缸进汽口不再是由支撑板连接成的一个整体，避免因支撑板刚度过大、热胀冷缩不畅造成低压内缸变形，从而影响动静间隙。同时对低压进汽口出现的裂纹进行修复补焊，保证机组安全运行。3）更改机组冲转参数，提高机组热态启动时低压缸进汽参数，避免机组升转速过程中出现的蒸汽参数降低的情况；同时从系统上排查升负荷过程中低压蒸汽参数降低的原因，消除蒸汽参数变化引起的热应力。
        3.2轮机振动大处理措施
        1）解决汽流激振故障。汽轮机运行期间，常常有汽流激振故障产生，当这一情况出现后，难以立即采取措施解决问题。经过一段时间的调查分析，方能找到最佳解决措施。具体应先统计分析汽流激振数据情况，然后详细记录下来，并用图表形式展现，借助图表观察，找到其中内部规律，便于解决实际问题。2）对于油膜震动的这个现象可以通过采用下列的这几种措施进行解决。首先可以通过增加轴瓦的比压，而且需要通过减少轴瓦顶部之间存在的间隙。该措施能有效地减少油膜震荡发生的频率。第二，可以通过减小轴颈与轴瓦之间的接触角将其接触的范围控制在300-400um之间。第三，减少润滑剂的动力粘度，采用平衡的方法，将转子原有不平衡的分量降低。
        3.2振动保护装置安装
        振动保护装置由信号报警系统、监控系统、保护系统构成，该装置和测量装置一样，若振动大于某一临界值装置就会发出预警信号，该保护装置的不同主要为其可以发出脉冲信号，该信号可以对电路进行合理控制，让其主动关闭主要汽门，便于紧急停机。一直以来，在汽轮机机组量不断增加的当下，安装测量和保护装置越来越重要。所以，日常工作期间，有必要加强安全监视和保护装置动作研究，确保保护动作科学合理地开展。
        结束语
        火电厂里有很多重要的输配电设备，汽轮机发电组就是其中之一，对其进行有效地预防并控制故障，才能使汽轮发电组稳定而高效地运行[5]。如何有效解决汽轮机组振动大的现象，需技术人员进一步研究分析数据，提出对应的优化运行策略，从而提高汽轮机组的运行可靠性能。
        参考文献：
        [1]黄建强，朱熹，彭金龙，宋建华，原晓叶.某汽轮机振动大及低压内缸裂纹原因分析与处理[J].机械工程师，2021（01）：149-150+153.
        [2]陈志峰.汽轮机振动故障机理分析[J].电工技术，2019（23）：118-120.
        [3]谢晨宇，王兴邦.汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施[J].科技风，2019（15）：131.
        [4]阴峰，徐剑晖，王明生.某汽轮机振动大原因分析及处理[J].山东工业技术，2019（03）：214.