摘要：汽轮机主要应用于发电系统，避免汽轮机出现运行故障是提高发电可靠性的重要方法。汽轮机在长期运行工作中，会出现汽轮机摩擦损坏的问题，当汽轮机出现异常振动故障时，会直接影响发电系统的正常工作。如若汽轮机在运行工作中出现异常振动问题，则整个发电系统已经存有安全隐患，对汽轮机的运行影响极为严重，应当分析汽轮机异常振动的原因，采取适宜的排除措施，使汽轮机能够继续正常运行。通过对汽轮机异常振动故障进行检查，及时检修汽轮机异常振动问题，可以提高汽轮机的运行效率，避免汽轮机发生异常问题。鉴于此，本文主要分析探讨了汽轮机异常振动与故障排除方面的内容，以供参阅。
关键词：汽轮机；异常振动；故障排除
引言
汽轮机是发电系统组成中较为关键的部分,减少其故障率的发生对整个发电系统极具重要性。也是保障城市经济发展以及居民生活用电的稳定性重要工作。由于汽轮机运行时间长、某些关键部件磨损等因素都会引发汽轮机组出现故障;而在这些多发、复杂的故障之中,汽轮机出现的异常振动现象则显得更为复杂、不确定。这也是因造成异常振动的因素较多,如油温、油质、进汽参数、疏水等因素都会此发机组发生振动。因此,我们必须找出引导汽轮机异常振动的真正原因,有的放矢地加以分析、排除,才可以达到事半功倍的效果。
1汽轮机概述
火电厂作为一个国家重要的基础性建设，其能安全可靠的运行是十分重要的。汽轮机是发电系统中最重要的设备，从某种程度上来说，汽轮机的运行状况直接影响着发电系统运行的稳定性与安全性，如果汽轮机运行中出现各种故障或者其他问题，将直接影响着发电厂的运行状况，进而威胁着人们的生命财产安全。具体来说，汽轮机指的是一种以多种形式将能源转化成电能的机械设备，在当前社会中，汽轮机被普遍应用到火电厂行业发展中。汽轮机的内部结构十分复杂，主要是由原动机、压缩机机以及其他动力机械驱动组成的，其工作原理主要是根据电磁力和电力感应定理，借助对空气施加压力来提升气体的运行速度，并且通过导电材料和电磁感应进行电路和磁路的相互交换，以此达到能源转换，满足不同领域的需求。伴随着空气动力学研究的不断深化以及科学技术的不断发展，汽轮机的应用范围进一步扩大，总之汽轮机是一种转换能量与压力的一种机械设备，汽轮机作为发电系统的核心部件，可以为发电系统运行提供充足的动力，造成汽轮机出现故障的原因有很多，解决好汽轮机故障问题有助于提升我国发电系统安全，促进我国发电厂安全的进一步提升。
2汽轮机组常见异常震动的分析与解决办法
2.1油膜振荡而引发的振动
汽轮机中有一种重要组成部件就是油膜，汽轮机被工作人员启动后，汽轮机开始进行高速旋转，这时发电机的转子开始进行高速旋转，油膜对轴颈的作用力大于轴颈重力和科氏力的合力，使轴颈向上浮动，产生弓形涡动，伴随着强烈的作用力作用到轴承的油膜上，慢慢的就会导致油膜的稳定性降低并且开始出现振动的现象。而且就算当发电机开始正常运行时，旋转的轴颈在滑动的轴承中带动润滑油高速流动，由于作用力与反作用力的作用，高速转动油流就会反过来作用轴颈，最终就会产生一种振荡的现象。根据之前所介绍的关于油膜可以造成汽轮机的异常振动，想要防止出现这种情况，首先需要使汽轮机中的转子与轴承之间能够合理的工作下去，使得它们之间的摩擦力降低，其次工作人员应该选择粘度小的润滑剂来对它们进行润滑，这样做的原因是如果润滑油选择了较大的粘度，那么他们的承载力也会随之增大，而且当粘度增大时，会使油的分布结构有所损坏，造成转子与部件之间的摩擦力增大，另外我们还可以通过让轴瓦顶部的距离缩短使得轴瓦上的承合宽度变的更大一些。
2.2转子热变形导致的机组异常振动
转子热变形引发的振动特征是一倍频振幅的增加与转子温度和蒸汽参数有密切关系，大都发生在机组冷态启机定速后带负荷阶段，此时转子温度逐渐升高，材质内应力释放引起转子热变形，一倍频振动增大，同时可能伴随相位变化。由于引起了转子弯曲变形而导致机组异常振动。转子永久性弯曲和临时性弯曲是两种不同的故障，但其故障机理相同，都与转子质量偏心类似，因而都会产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力。与质心偏离不同之处在于轴弯曲会使两端产生锥形运动，因而在轴向还会产生较大的工频振动。另外，转轴弯曲时，由于弯曲产生的弹力和转子不平衡所产生的离心力相位不同，两者之间相互作用会有所抵消，转轴的振幅在某个转速下会有所减小，即在某个转速上，转轴的振幅会产生一个“凹谷”，这点与不平衡转子动力特性有所不同。当弯曲的作用小于不衡量时，振幅的减少发生在临界转速以下；当弯曲作用大于不平衡量时，振幅的减少就发生在临界转速以上。针对转子热变形的故障处理就是更换新的转子以减低机组异常振动。没有了振动力的产生机组也就不会出现异常振动。
2.3 汽流激振现象造成的异常振动
当大型汽轮机在运行过程中出现异常振动问题时，首先应当分析是否是由汽流激振造成的故障问题。由于大型汽轮机的末级较长，当汽轮机在运行时极易出现叶片膨胀造成汽流流道紊乱的情况，从而造成汽流激振现象。汽流激振现象具有两个较为明显的特征：第一，当汽轮机出现汽流激振现象会出现较大值的低频分量；第二，运行参数会突然增大影响汽轮机的振动情况。在判断汽轮机是否出现汽流激振现象时，需要通过大量汽轮机振动记录信息进行判断，通过对汽轮机长时间的振动数据进行分析，可以有效判断汽轮机的汽流激振现象。在排除汽轮机汽流激振现象时，应当结合汽轮机汽流振动的特征，通过对汽流激振现象进行跟踪、分析，制定适宜的解决方法，从而排除汽轮机汽流激振现象。分析汽轮机汽流激振现象时，要分析汽轮机的振动数据，通过对大量数据进行分析，制作相应的振动曲线图，观察汽轮机在运行过程中的振动变化，确定汽轮机出现汽流激振现象的原因，采用针对性措施避免汽轮机发生汽流激振现象。当汽轮机出现汽流激振现象时，需要确定汽轮机在汽流激振情况下的运行状态，通过降低汽轮机的负荷变化，避开汽流激振的负荷范围，可以最大程度改变汽轮机汽流激振现象的发生，排除汽轮机汽流激振造成的异常振动问题。
3汽轮机异常振动故障查寻的建议
由于汽轮机引发异常振动的因素较多,加之不确定的因素也相对较多,这也给故障的查寻造成了较多的复杂性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这些不确定的因素涉及到汽轮机组的制造、安装、日常维护、检修以及操作人员的日常运行技术水平等因素都有着直接的相关性。因此,我们在在异常振动故障的查寻过程中,可依据以下几个方面进行客观性的分析与判断。首先,振动频率分析。振动频率是否是以xl、ZX、1/ZX等形式出现;振动的相位是否发生了变化,以及与相邻轴承相位之间的关系。当汽轮机转子质量出现不平衡时,通常会在升速时发生振动,其振动与转速的二次方成正比;转速越高其振动相对就越大;振动的频率主要是以Xl形式表现出来;振动的相位通常不会发生变化囚。其次,分析负荷关系。通常来讲,汽轮机异常振动与负荷的关系比较大,我们在故障查寻时,可对负荷增减时,检查振动的变化情况。如,随负荷发生一定的改变后,振动随着时间的推移而加大,也就是说,在每一个负荷状态下,稳定一段时间之后,把测得的振动值与所测得的第一次振动值进行比较,会出现较为明显的变化时,就说明这种异常振动极可能与汽轮机的热状态有关。检修人员则可对滑销系统进行检查;或是基础出现了不均匀的下沉;或是主蒸汽管路布置不合理,导致汽缸在发生了热膨胀时施加了作用力;也极可能是其他的、非正常的热变形所导致的机组中心线发生变化等。第三,加强对维护人员专业的培训。随着现代科学技术的不断发展,各种与汽轮机相关的技术也在不断的发展与进步,因此,我们必须还要加强对相关的维护人员的专业技能进行多方面的培训工作。首先,要从理论知识上进一步提升维护人员的专业技术水平,加深对汽轮机组的工作原理、内部结构、各零部件的工作与损耗机制等的了解与掌握,这样才能在实际工作中进一步提高其工作的效率。其次,培养维护人员在日常故障检查、维修的经验积累与总结工作,以提高其理论与实践相结合能力,并将实践经验与理论相统一;这样才可以不断地通过理论与实践来提高其对各种汽轮机故障的排查与维修的专业技能,这也是提高汽轮机各种故障查寻与排除的最佳途径。
4案例分析
4.1汽轮机概况
某发电公司，2016年5月24日开工，2017年3月21日通过168试运行并网发电，2017年4月20日竣工验收，质量合格。其中蒸汽轮机采用东方汽轮机有限责任公司生产的低真空凝汽式汽轮机发电机组，型号：N1000-26.25/600/600，由东方汽轮机有限公司设计院设计；但自2017年3月21日投入运行以来，2#瓦温偏高、瓦振偏大，对汽机运行质量、寿命等存在一定的影响，为了达到设备的最佳运行状态，应动力能源部、车间要求，经过两次检修，此问题已基本得到解决。
4.2汽轮机异常振动故障检修
4.2.1 2017年11月10日第一次检修
自2017年8月27日机组第一次检修投入生产以来，机组运行良好。据车间介绍，2017年2月因外部原因机组停机，再开机后，转子偏心高达0.2mm，在1000r/min以下振动达到跳闸，盘车2h候偏心降至0.03mm，再开机，一切情况正常。满负荷时，各瓦振均在0.015mm以内，2#瓦最高瓦温74℃。2018年11月10日，因变电站故障机组停机。业主要求再次检修，检修过程中发现：①同心度发生变化，发电机转子相对于汽轮机往西偏移0.45mm；②开盖发现末级叶片有损坏；③1#、2#瓦有损坏；④汽轮机汽缸相对于发电机向东偏移1.0mm；⑤缸体膨胀受阻于东西侧台板螺栓，东北侧台板螺栓变形；⑥开大盖后发现，4～5级隔板套（4～7段抽汽）内，阻汽片底部圆弧与叶轮外圆产生摩擦；⑦前汽缸垂直滑销点焊处断裂，后汽缸垂直滑销基础蹦裂；转子与静叶片摩擦严重。针对以上情况，对缸体水平作了检查，缸体水平没有什么变化，符合技术要求；对汽缸前、后垂直滑销作了加固处理；更换了1#，2＃轴瓦，将汽轮机缸体往西平移了0.8mm，调整了汽轮机转子与汽缸中心，调整了动、静部分间隙，达到技术要求；重新找好转子同心度；返厂修理更换了末级叶片，进行了动平衡试验。产生上述问题的原因：有外力作用于缸体上，使缸提抬升，相对于发电机向东产生位移，使2＃瓦受力过大，导致2#瓦温高、瓦振大，并认为外力主要由以下原因产生：①抽汽管道向下膨胀受阻导致了缸体的抬升；②冷凝器支撑弹簧顶力过大；③循环水对缸体向上的冲击力；④凝汽器安装时灌水重量（按厂家要求）与运行时水的重量不相符产生会有影响。为了解决故障，采取以下处理措施：①取消7段抽汽管道的刚性固定支架。②将凝汽器与下汽缸彻底分开，重新作灌水连接。③减少凝汽器支撑弹簧的顶力，逐步缩小支撑钢管的长度，直到循环水泵开启后不再使缸体抬升。④对2＃轴瓦作翻瓦检查，修刮，如损坏严重需更换。
4.2.2 2018年6月17日第二次检修
2018年6月17日，因二期煤气管道接口停机，按照第二次检修后确定的方案进行第三次检修，具体做了如下工作：（1）对凝汽器处理断开与凝汽器连接的循环水管道，待凝汽器重新灌水、焊接后再恢复。把凝汽器和下汽缸断开，重新灌水，灌水合格后再与下汽缸连接。调整凝汽器支撑弹簧，减少弹簧顶升压力，循环水泵开启后不再使缸体抬升，并检查了凝汽器的本身水平。（2）对2号轴瓦处理修刮了2号轴瓦，使轴瓦与轴的接触面、侧隙，顶隙均良好。取消了7段抽汽管道刚性支架，调整了段弹簧支架的弹簧螺母，使弹性压力变小，管道膨胀量尽量向下。本次检修后，已经达到了汽轮机运行的良好状态。
结束语
总而言之，汽轮机异常振动时汽轮机运行过程中不可避免的故障，同时也是较为常见的故障。在进行此类故障排除时，不能急于拆解机组，首先要根据故障特征进行故障分析，确定故障点后查看机组维修记录，确认故障点零部件情况。如故障点零部件为刚刚检修过并更换，因再次确认故障点，确认为改点后进行拆解。一般来讲短期内进行过维护保养的部件出现故障的几率远远小于维护时间长的部件。因此，在进行汽轮机异常振动原因分析时要格外注意。许多情况时需要维修人员长期积累的经验来判断的，加强企业汽轮机组维护保养人员培训，提高维修人员素质及专业技能是提高汽轮机故常排除效率的最佳途径。
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论文作者:刘林城 郭航
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年10期
论文发表时间:2019/10/30
标签：汽轮机论文; 转子论文; 异常论文; 故障论文; 机组论文; 凝汽器论文; 现象论文; 《当代电力文化》2019年10期论文;