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华电新疆五彩湾北一发电有限公司
摘要：随着现代技术发展，机械设备内部的精密程度越来越高，内部零件耦合状态的要求也更加明显。一旦某个零部件发生故障，将会影响整个生产链。对于汽轮机来说，可以通过观察其振动情况来判断内部零件是否出现松动和发生故障。若汽轮机出现振动过大，则表明该汽轮机出现故障，必须立即诊断维修。影响汽轮机振动的因素有很多，因此，准确排查故障原因，给出解决措施，对企业有着重要意义。
关键词：火电厂；660MW机组；汽轮机；振动异常
1汽轮机运行振动的危害
(1）汽轮机热经济性降低。汽封间隙量与汽轮机热经济性之间有直接关联。汽轮机振动过大会导致汽封间隙变大，造成汽轮机热经济性降低。
(2）造成动静部分和支撑部件损坏。在机组异常振动情况下，动静部分发生摩擦，造成端部轴封磨损。此外，过大的振动也会造成叶片、叶轮和密封瓦等部件出现疲劳，导致轴瓦乌金龟裂。
(3）造成连接部件松动。当汽轮机发生异常振动时，会引发汽轮机的轴承、主油泵和涡轮等部件发生共振现象，造成连接螺栓松动、地脚螺栓断裂，最终机组发生故障。
(4）造成设备事故。汽轮机振动过大会引起调速系统的不稳定，进而发生调速系统事故，甚至可能危急遮断器，导致其操作失误，造成事故停机。此外，过大振动也会导致发电机励磁机部件松动、损坏。
2汽轮机概述
国电霍州发电厂#1机组600MW汽轮机为东方电气集团东方汽轮机有限公司引进日立技术生产制造。型号NZK600-24.2/566/566,型式为超临界压力、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。设计额定出力600MW,最大出力(VWO工况)664.827MW,最大连续出力638.746MW,寿命不少于30年。汽轮机为冲动式,设计结构级38级,其中高压缸8级、中压缸6级、低压缸2×2×6级。机组采用复合变压运行方式,滑压范围30%～88%。汽轮机具有七级非调整回热抽汽,额定转速为3000rpm,旋转方向为逆时针(从机头向发电机看)。2011年5月投入运营,其振动主要表现在6X振动大,历次启机接近报警值,经过大修2017年3月启动,5、6瓦轴振较大,5X振动109μm,6X振动103μm,6X启机过临界振动和大修前变化不大,5X振动明显变大。
3汽轮机振动异常原因
3.1原始质量不平衡
这是原汽轮机中存在的一种故障，它不是由汽轮机运行引起的，而是由汽轮机自身条件引起的。首先，转子的设计缺陷导致加工偏差，这也容易导致安装偏差，最后导致机组转子质量偏心的存在。由于动平衡精度较低，仅进行低速动平衡时离心力较小，但转子不平衡质量的离心力在转速平方关系中随转速的增大而增大。随着转子转速的不断提高直至达到工作转速，转子的离心力会迫使机组振动，导致汽轮机振动过大。原始质量不平衡故障的特征可以概括为：转子振动是与转速同频率的强迫振动，在一定转速下振动相对稳定。在振动理论中，固定振动的振幅随转速和共振曲线的变化而变化，并在临界区域达到最大值。
原质量不平衡发生在新机组启动和大修后。汽轮机转子的原始质量不平衡大部分发生在转子部分。当然，也有低压转子的不平衡。在这两种情况下，转子的不平衡部分位于发电机一侧。一般来说，高中压转子的原始质量不平衡很少发生。由于原质量不平衡引起的机组振动是转子本身的问题，因此在一定转速下，振动不受机组参数的影响，与提速或负荷的时间连续性没有直接关系，不受启动方式的影响。结构不合理、设备零件制造误差大、材料本身不均匀是造成原质量不平衡的主要因素。
3.2构件的摩擦、热变形等因素
汽轮机由于摩擦、碰撞等多种原因，经常发生振动和摩擦。在这一过程中，如果有零件脱落，工作状态会非常危险，因此在汽轮机内部转动零件会发生松动脱落故障。另外，转子本身在工作过程中会产生大量的热量，如果热量不能及时释放，很容易因热量积聚而引起转子的应力变形。一旦发生变形和弯曲，汽轮机组就会发生异常振动。气流激振也是发电机组常见的振动之一。这种振动通常伴随着两个明显的信号。一是运行参数对机器振动的增强有很大的影响，二是出现了大量的低频成分。目前解决这一问题的方法是采用动平衡技术。霍州电厂1号机组大修后，5、6号轴承振动增大，达到125μm的报警值
4汽轮机振动优化对策
4.1改进监控措施
电厂汽轮机机组必须配备轴承振动测量装置和轴振动测量装置，以在机组运行期间实现对特定振动条件的实时全面监视。另外，当振动参数值超出范围时发出警告信号是有益的，有利于相关管理人员科学地采取措施，应对异常振动问题并有效避免振动事故。在轴承振动测量阶段，必须做好安装和处理。安装涡轮轴承后，可以随时随地检查设备的振动。如果超出指定范围，则可以根据警报信号进行分析。收到警报信号后电厂将采取有效措施，以最大限度减少事故发生。另外，在修正了各种突发情况之后，有必要强调日常应用需求、及时关闭操作设备的意识，并尽快执行维护以避免事故发生。
4.2重视汽轮机的安装与检修
汽轮机在安装、检修过程中，因操作不当，汽轮机在以后运行中发生异常振动的概率很大。这是因为工作人员的失误可能会造成异步振动、转子中心不对中、垫铁与台板存在间隙等现象。因此，为确保汽轮机正常运行，首先是在安装过程中，找准汽轮机组的中心位置，切忌出现位移。其次是定期安排检修工作，排查安全隐患，出现常见的故障特征，要立即采取紧急维修措施。最后是在安装或检修后必须进行试运行，当汽轮机各项指标都满足使用需求且不出现故障特征时，方可移交生产或投入使用。汽轮机在运行过程中，若发生异常振动，必须及时找出原因，只有当振动控制在合理范围后，才能继续生产。此外，汽轮机在开始生产前，要先进行暖机，提高其在运行过程中的稳定性。
4.3进行技术创新
在电厂管理过程中，可以进行适当的技术改造。在设备工作阶段，主要使用直接启动模式。该控制方法对设备是高度磨蚀的，并且非常容易振动。考虑到其特殊性，有必要提前进行技术创新。(1）解决转子热弯曲的问题。主要方法是及时更换新转子，新的转子不会产生异常振动，而汽轮机则不会因此被诱发。(2）解决转子质量不均的问题。在调整了机组的振动数据之后，可以掌握机组的负载数据并确定引起气流激发振动的机组的工作状态。通过减小负载变化率并避免气流激励的负载范围，可以避免气流激励。(3）解决轴不对称的方法。一旦发生异常情况，必须及时调整每个设备并更换零件，避免摩擦和振动。
结论
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。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资料,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。
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