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摘要：文章以某火电厂660MW超临界机组出现汽轮机振动异常为例，分析其汽轮机的振动数据和表现出的振动特征，针对可能导致出现此振动异常现象的原因进行逐一排查，在确定振动原因之后对其原因进行深入分析，并采取相应的处理和优化措施，以供参考。
关键词：660MW超临界机组；汽轮机振动异常；原因；优化措施
1引言
在我国用电负荷不断增加以及火电厂的相关技术不断发展和进步的同时，我国火电厂机组的参数也在不断提高，目前660MW超临界机组已经成为我国火电厂中的主力机型。在目前此种机型的数量逐渐增多且投入运行时间不断增长的形势下，也暴露出较多的运行中不同类型的故障，而且在这些故障之中，以汽轮机振动异常故障的发生频率为最高，所以通常对于660MW超临界机组来说，判断此机组运行可靠性和安全性的主要依据之一就是汽轮机的振动水平，而且一旦机组运行中出现汽轮机的振动异常问题，则很难在短时间内进行故障点和原因查找以及进行故障处理。
2汽轮机振动数据及振动特征
以某火电厂的660MW超临界机组为例，其汽轮机的形式为一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式直接空冷汽轮机，在此机组某日的运行过程中，机组处于空负荷的工况下两个轴瓦的振动幅值都处于正常状态下，但是随着机组运行时间的增长以及启停次数的增加，这两个轴瓦的振动幅值在不断增加，并且在半年多的时间之后，其振动幅值有原先的50μm增加到接近200μm，其振动幅值表现出明显的增加趋势。在多次对此机组进行振动数据的调取和曲线绘制与分析之后可知，在机组每次启动之后，随着启动次数的增加，其振动幅值也会有所上升，并且在通过临界转速区域时的增加现象更加明显，表现出随着机组启动次数增加而振动指标逐渐恶化的趋势。机组的冷态和热态启动时的振动幅值存在较大的差别，主要表现在停机过程中过临界振动幅值会比冷态启动的振动幅值大的多。根据对这两个轴瓦的振动频谱进行分析可知，主要的振动类型为工频振动，占据90%以上。汽轮机在带负荷之后的振动幅值和相位就逐渐趋于稳定。
3汽轮机振动原因分析
3.1汽轮机振动异常原因排查
根据此机组的振动频率和特征分析可知，其主要的振动类型为强迫振动，此振动类型的主要原因则是由于机组的转子本身存在质量不平衡的问题；在汽轮机运行过程中出现叶片和围带等部件脱落的问题；汽轮机安装时的基础刚度不满足要求，或者在安装时的轴承结合面的连接刚度也不满足要求；汽轮机运行过程中出现转子动静摩擦的问题；汽轮机转子在运行中出现弯曲的问题等原因。所以为了对本机组的振动异常原因进行查找，就需要对上述可能原因进行一一排查。首先对于转子本身的质量不平衡问题来说，在此机组的投入运行初期的振动幅值读取可以发现其振动幅值较为正常，说明不存在此问题。然后是在运行中没有出现振动幅值突然增加的问题，所以也将叶片和围带等部件脱落的原因进行排除。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外在对刚度问题进行排查时，就是在汽轮机正常运行中出现振动超标现象时对轴承的基础、台班和轴承座等部位进行差别振动测试，并没有出现刚度不足的迹象。然后对每次启停过程中的振动曲线和运行中的振动曲线进行对比可知，在同一工况下此机组的振动相位具有较好的重现性，所以将动静摩擦原因排除。在将上述原因排除之后，就只剩下转子弯曲的原因，而经过振动特征进行分析和对转子进行检查之后确认此振动故障原因。并且分析导致转子发生弯曲的原因可知，是因为汽轮机的高中压转子中存在残余应力，在机组投入运行时间不断增加的情况下，此应力的逐渐释放就会逐渐使转子发生变形，并且会打破转子原有的平衡状态，导致振动故障的逐渐恶化。
3.2转子弯曲原因分析
在确定此机组的振动异常原因是由于转子弯曲并确定是汽轮机的高中压转子中的残余应力而导致的转子弯曲的现象，本文对残余应力引起转子弯曲的机理进行分析可知，残余应力是在对转子进行热处理和机械加工的过程中产生的，主要是在淬火过程中所导致的应力超过材料的屈服强度；回火处理是没有对温度和保温时间进行合理控制；机械切削加工时深度和速度等没有合理控制等原因都是导致残余应力的产生。此外，毛坯材料中本身存在缺陷也会导致内应力分布不均，但是以上两种原因都为次要原因。而主要原因则是由于时效处理不足、回火工艺控制不良以及工作环境恶劣而引起的。就是在毛坯料初加工完成之后没有经过足够长时间的时效处理而导致其内部存在较大的内应力；回火时间不足、出炉时间控制不当会导致内应力没有有效去除且会再次产生内应力；工作环境处于低温回火的温度范围内会导致残余应力得到释放从而导致转子发生弯曲。
4汽轮机优化措施
在对汽轮机振动异常原因进行排查并确定是转子弯曲所引起的之后，为了对此振动故障进行处理并对汽轮机运行进行优化，就需要进行应力释放情况的检修计划，当应力释放稳定之后利用检修机会进行揭缸检查，如果转子弯曲较为严重需要进行返厂维修或请厂商维修人员到现场进行直轴处理。如果转子返厂，需要进行切削处理，对不平衡量进行消除并进行高速动平衡检测。本文中所介绍的火电厂中，对转子进行返厂车削处理之后投入运行并经过一端时间的运行观察，机组启动以及运行中的振动指标达到优良标准，而且经过大约一年的运行时间内，并未发现再次出现上述振动异常情况，证明此次汽轮机振动异常的处理较为彻底。
5结语
在660MW超临界机组运行中，振动异常故障比较常见，且容易对机组运行造成较为严重的影响，而在本文所介绍的机组中，在出现振动异常问题之后，对可能导致出现此故障的原因进行排查，最终确定是由于残余应力而引起的转子弯曲所导致的，并在对残余应力以及转子弯曲的引起原因进行分析之后，提出了转子弯曲的返厂切削处理和今后的改进以及优化措施，以实现对此问题的彻底处理和对此问题的有效预防。
参考文献：
[1] 范川. 西门子技术超超临界660MW汽轮机振动分析及处理[J]. 湖南电力, 2017(6):32-34.
[2] 张强, 王立东, 刘娟,等. 660MW 超超临界直接空冷机组汽轮机轴承振动大故障原因分析及治理[J]. 工程技术:文摘版, 2016(4):00226-00226.
论文作者:班小宇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/19
标签：汽轮机论文; 转子论文; 机组论文; 原因论文; 应力论文; 弯曲论文; 异常论文; 《电力设备》2018年第17期论文;