摘要:25MW汽轮发电机组的正常运行对整个电站的运行以及用户的用电质量都有着非常重要的作用。但是在25MW汽轮发电机组的运行过程之中会出现异常振动的情况,如果不能查清原因并及时处理,会带来难以估计的损失。针对25MW汽轮发电机组的异常振动进行分析,以期为热电厂安全生产提供更好的支持。
关键词:25MW;汽轮发电机组;振动分析
汽轮发电机组是化石燃料电厂中的核心设备,轴系振动水平是衡量机组安全可靠性的重要指标。过大的振动会影响机组的安全稳定运行,甚至导致设备部件的疲劳损坏,一些重大的毁机事故直接或间接地与振动有关,因此振动作为衡量机组可靠性的安全性指标尤为重要。引起振动的因素很多,其中轴瓦自激振动是一种主要的表现形式,轴瓦自激振动一般包括油膜涡动和油膜振荡。油膜涡动是指转速超过一定值时,转子的涡动频率约等于转动频率的一半,又称为半频涡动。由于这类型振动呈现突发、大幅、低频的特性,对机组轴系产生的危害往往比常规的不平衡振动更为严重,一旦发生会对机组的安全产生极大威胁。
1、25MW汽轮发电机组异常振动的危害
25MW汽轮发电机组异常振动的危害主要表现为对工作人员以及机器设备两方面。汽轮发电机组异常振动使得机组动静设备之间产生的摩擦进一步增加,使得设备零件长时间磨合而产生损坏,导致机组设备零件提前老化,由于零件的松动会对周围机械物体造成伤害,导致事故的发生。同时由于汽轮机组发电机组设备异常振动而产生的噪声,不仅对工作人员的身体健康造成危害,还降低了工作效率。就维护汽轮发电机组正常运行的工作人员来讲,其肩负的工作责任是相当重的。在发电机组工作中发生异常振动时应立刻找到导致振动的原因,并及时进行分析以找出合理有效的解决措施,以此确保生产作业的正常进行,使工作人员的生命安全与机械设备的使用寿命也得到保障。
2、振动分析
汽轮机运行过程中引起激振力变化可能有以下几种原因:(1)转子上旋转部件飞脱;(2)联轴器对中不良或螺栓受力不均产生附加扰动力作用到转子上;(3)转子产生一定的热弯曲;(4)转动部件与静止部件产生碰摩。转子上旋转部件飞脱所引起的振动主要特点具有突发性,时滞非常小,另外发生后振动就相对稳定,波动性非常小。联轴器对中不良引起的振动在工况变化时会发生变化,且变化后振动具有不可逆的特性,而该机组的振动出现在稳定工况下。引起转子热弯曲的原因很多,无论哪种原因引起的振动都具有一个渐进过程,振动变化相对缓慢,与负荷等因素有关,振动变化与负荷变化之间应具有一定的时滞性。
3、25MW汽轮发电机组异常振动原因
3.1、摩擦振动
对于25MW汽轮发电机组转子而言,摩擦会导致发电机产生抖动、涡动等现象发生,但是实际会产生影响的是因为转子热弯曲动静摩擦时圆周上各点的摩擦程度是不同的,摩擦程度重时温度高于摩擦程度轻时,使得转子径向截面上的温度不均匀,局部加热造成转子热弯曲产生一个新的不平衡力并作用到转子上引起摩擦振动的出现。
3.2、转子热变形
转子热变形引发的50MW汽轮发电机组异常振动的特征与一倍频振幅的增加与转子温度和蒸汽参数三者之间有着十分密切的关系,常发生于机组冷态启机定速后符合阶段中,当拖动出现负载时,转子温度会出现阶段性升高,源于转子的内应力则会使其形状发生改变。无论转子的变形是永久性还是短时性的,都与转子质量变形有着相同产生故障的原因,都会因为旋转激振力而使轴的两端发生锥形运行,还会使轴向发生较大的上频振动。
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3.3、汽流激振
汽流激振主要有以下两方面的特征:一是会出现大量值的低频分量;二是受运行参数的影响振动增大,且成突发性。比如负荷因为叶片受不均衡气体来流的冲击会产生汽流激振。就大型机组而言,由于末级较长,气体在叶片膨胀末端产生流道紊乱,有可能发生汽流激振的现象;同时轴封也有可能导致汽流激振现象的发生。
4、25MW汽轮发电机组异常振动处理措施
针对汽轮机组汽流激振的特征,引起汽轮机运行过程中引起激振力变化可能有以下几种原因:(1)转子上旋转部件飞脱;(2)联轴器对中不良或螺栓受力不均产生附加扰动力作用到转子上;(3)转子产生一定的热弯曲;(4)转动部件与静止部件产生碰摩。转子上旋转部件飞脱所引起的振动主要特点具有突发性,时滞非常小,另外发生后振动就相对稳定,波动性非常小。联轴器对中不良引起的振动在工况变化时会发生变化,且变化后振动具有不可逆的特性,而该机组的振动出现在稳定工况下。引起转子热弯曲的原因很多,无论哪种原因引起的振动都具有一个渐进过程,振动变化相对缓慢,与负荷等因素有关,振动变化与负荷变化之间应具有一定的时滞性。
定速、空载下的振动热变量分析及处理。发电机振动变化包括两种情况:定速空载运行振动变化,即转子没有电流通过时振动变化;带负荷过程中振动变化,即转子通过电流时振动变化。大型汽轮发电机组轴系通过刚性联轴器将多根转子连成一体后支承在多个滑动轴承上。为了使各联轴器在额定工况下只承受很小弯矩,安装时各轴承的中心位置沿垂直方向的高度是不同的,这一安装高度称为轴系的静态标高。如果轴系的静态标高符合现场实际情况,那么各转子中心可连续平滑地连成一根曲线,从而在转子转动时不会因各转子中心不一致而导致轴系振动波动。
摩擦振动是由机组发生动静碰摩时引起的,由于转动部件和静止部件的相互摩擦,在转子碰摩部位将产生巨大的热量,碰摩点的温度可达上千度,这种温度场必然会使转子产生热变性,从而引起新的质量不平衡。恒定转速没有发生碰摩条件下,振动高点滞后不平衡质量一个与机组转速相关的固定角度,碰摩发生时,转轴与静子的接触点必在高点,由于高点侧局部加热使得转子要向高点方向弯曲,从而高点位置产生一个附加的不平衡质量,它与转子原有不平衡质量合成后的新的不平衡质量要逆转一个角度,高点滞后于不平衡质量点的角度是固定不变的,不平衡质量的逆转使得高点同时要逆转,这样就造成了碰摩过程中振动相位的连续变化。振幅与相位周期变化的幅度和大小与动静摩擦的轴向位置、摩擦的严重程度以及转子摩擦时的振型有关。
25MW汽轮发电机组异常振动是发电机组运行过程中十分常见故障,导致出现异常振动原因是多方面的,与发电机组的制造、安装、检修以及运行都有着十分密切的关系,超过允许范围的振动往往是设备出现损坏的信号。在发电机组运行过程中,一旦出现异常振动,工作人员应加强对相关参数的监测,并认真倾听汽轮机内部的声音,同时应根据振动的具体情况减低负荷或停机检查,必要请况下可以通过进行各种试验就机组异常振动的原因进行分析,采取有针对性的解决办法。
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论文作者:李智
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/31
标签:转子论文; 机组论文; 汽轮论文; 联轴器论文; 摩擦论文; 发生论文; 异常论文; 《电力设备》2018年第1期论文;