关键词：电厂汽机；摩擦振动；故障分析与诊断
1 汽轮机振动危害
振动主要指的是偏离了原来的平衡位置，位能与动能出现了转换。振动幅度不超过一定范围的振动不会影响汽轮机的正常运行，没有危害，但当超过一定范围后，振动就会危害汽轮机，降低工作效率。轴系中心变化、发电机转子内冷水路局部堵塞以及轴承磨损等均属于汽轮机的异常振动，会导致整个机组零件的松动，甚至还会加剧内部动静摩擦，导致汽轮机磨损，加速了汽轮机的老化。振动由多种因素引起，安装汽轮机或检修后还应检查其振动程度，确保振动幅度在国家规定范围内，当前我国标准中，汽轮机振动幅度值应在0.05mm以内。
2振动特点及诊断分析
2.1振动特点
发电厂的摩擦振动型号主要有N320-16.2和540。汽轮机由轴，加热器，3个蒸汽缸和脉冲冷凝装置组成。轴系统包括高压转子，压力转子，低压转子，发电机转子，母转子等轴承组成。高压转子和压力转子由3个轴承和另一个转子组成，这是中压缸的启动模式，即中压缸的蒸汽缸。一旦蒸汽参数达到特定要求，来自高压汽缸末级的蒸汽就会迅速加热，就是所谓的高压缸被加热。
2.2机组及振动情况
电厂汽轮机型号535和N135-13.24，发电机型号WX21Z-073LLT，上海汽轮机厂和山东济南发动机厂制造。该装置的轴系统包括高压和中压转子、低压转子、发电机转子和气缸转子。高压，中压转子和低压转子是汽轮机的支撑部件，该系统结构于2010年8月20日建立。当机器装载开始时，轴承2次和3次摩擦振动超过标准现象，在汽轮机启动过程中观察摩擦振动的特性，然后根据设备的振动趋势对振动数据进行进一步分析，假设不包括以下误差：(1)装置的振动特性评价，仅用装置达到3000r/min;(2)振动表现出快速恢复现象，2个轴承的X轴振动从10h迅速变化到15h。振动数据的幅度呈现出快速增长状态，并且振动的幅度在短时间内显着增加。根据上述振动特性，初步估计发生摩擦故障的原因。
2.3诊断分析
基于上述振动特性，每个转子的振动可以确定为静摩擦和动摩擦。动态和静态摩擦主要发生在调试或维修新机器以及维修之后。随着速度和负载的增加，径向间隙可以在明显的振动后进行移动，从而减少磨损。在加热期间，轴的振动逐渐增加。这是因为加热凸缘和双头螺栓的温度与气缸温度不匹配，从而导致高压气缸膨胀。
在启动期间减小设备负载，可以提升转动速度，蒸汽温度上升更快并且气缸更快膨胀。当高压缸的差异膨胀超过1.7mm或平均压力的差异膨胀为正时，轴振动将会呈现2W并且3W的增长趋势，同时，汽轮机切割滚筒也会影响轴的振动。当切割圆筒工作时，蒸汽的温度为420℃。此时，汽缸温度为380℃，部分蒸汽温度高于汽缸温度，导致高压转子比气缸收缩更快并且易于引起不适当的差异膨胀。在蒸汽密封的旋转轴中，蒸汽的链轮和蒸汽的壳体之间的轴向间隙消失，并且发生移动进而停止摩擦。径向摩擦轴具有耐磨性，当轴的摩擦力更大时，振动越厉害。
3 汽轮机振动防止措施
3.1建立神经网络汽轮机振动诊断系统
为了更好的解决汽轮机振动问题，研究人员应建立完善的汽轮机振动诊断检测系统，以便及时发现问题。神经网络汽轮机振动诊断系统主要采用了计算机处理技术，数学模拟了人脑神经系统，可以模拟人类处理信息的流程。对此，研究人员应在汽轮机头以及各个振动点安装吸纳红采集装置与机械箱，采集信号后储存于特定文件中，并利用信号降噪提取并保存小波能量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆处理后的故障特征向量可以进行测试诊断，从而快速判断汽轮机的振动原因，以便及时发现问题进行调整维修。
3.2防止油膜失稳
设计人员在设计汽轮机时应适当提升轴系稳定性与系统阻尼，并做好相关工艺技术的检查与控制工作，以免影响轴系的稳定性，提高汽轮机的工作效率。日常汽轮机轴承维护工作可以有效防止油膜失稳问题，对此，设计人员应在遵循运行原则的基础上增大对比压与负载，降低轴承宽度。同时，还应在提高油温的基础上增大承载系数，降低润滑油粘度。但此种防止措施会降低油膜厚度，使汽轮机处于高温工作状态，从而导致油质老化问题，期间设计人员应充分注意。
3.3气流震荡防止
相较其他类型的振动问题，气流震荡出现频率较大。基于此，设计人员应利用反旋涡技术干扰流体的轴向运行，提高流体失稳界限的转速。同时，还可以增大轴承轴径的偏心率，以降低其振动幅度。除此之外，设计人员还可以改变轴承的几何形状，打乱轴向旋流，降低切向力强度，确保转子获得更高速度的稳定力，提高运行速度。
3.4保障汽轮机封齿的完整性
在运行过程中，为了保证设备的完整性，要对于汽封之间的间隙进行调整，并且提高对汽轮机使用的润滑油油质以及封齿的重视。因为油系统中的水分大部分都来自于封齿的漏汽，所以封齿设计时，一定要控制好动静两齿之间的间隙，并且及时对损坏的封齿进行更换，通过这样的方式可以有效地防止封齿漏汽。
3.5科学调整均压箱压力
汽轮机运行过程中，压力一旦过高，就可能造成汽轮机供汽量过大，增大汽封漏汽，使得蒸汽随着运转进入到油系统中，所以为了保证压力，汽轮机应使用控制值为0.117～0.123MPa的均压箱，并且对均压箱的压力控制在0.05MPa左右，使得均压箱可以充分地发挥其作用，进而有效地阻止蒸汽随着运转进入到油系统中，保证汽轮机的正常运转。
3.6科学性控制运转操作
在运行过程中，虽然主油箱对负压具有稳定性，但是为了防止油雾的产生，在实际操作运转过程中，利用相应的主油泵断油，同时由主油箱的各个部位的轴承箱进行负压，致使污染物进入油系统，所以利用油箱的挡板进行油压控制，但是主油箱负压必须在486Pa左右[4]。此外，对于主油箱以及油净化装置等系统进行各个视窗以及各轴承箱，相关的技术人员需要认真仔细操作，使用硅胶进行油箱密封，并且硅胶必须具有耐油性，从根本上防止杂质、水分进入油箱。
3.7其他问题防范
首先，对于膨胀不均问题，主要因受热与加热期间阻碍引起，此时设计人员应在正式使用汽轮机前做好检查工作，以彻底排除技术故障问题，有效疏通管道，并在疏水期间注意及时清洗机体与管道设施。其次，当金属气缸与再热压力间出现受力不稳问题时，工作人员应检查故障原因，一般因没有正确设置参数以及设备使用时间过长引起。此时工作人员应检查各部件的变形情况，在及时更换的同时调整运行参数。最后是动静摩擦，主要设计人员没有正确设计汽轮机的运行参数，以致损坏设备。此时，机械人员应适当降低机械设备的工作效率，做好零件的更换工作，以防出现动静摩擦问题，为了强化润滑功能，还可以适当增加油脂。
总之，对于汽轮机润滑油优质，首先要明确润滑油的油质恶化的原因，然后针对润滑油对于汽轮机运行的影响因素进行具体分析，最后根据恶化的原因以及影响的因素进行针对性的改进润滑油的油质，不仅降低润滑油油质恶化对于环境的污染，提高润滑油的使用效率，还节省大量的资金，保证汽轮机的正常运转。
参考文献：
[1]熊彦翀.汽轮机运行中节能降耗对策分析[J].中国战略新兴产业,2017(36).
[2]王琼.节能降耗技术措施在汽轮机运行中的应用[J].科技视界,2014(34).
[3]赵亚琼,姚莹,王文霞.试论汽轮机运行热经济性诊断途径[J].科技经济市场,2014(06).
论文作者:陈恳
论文发表刊物:《中国电业》2019年 23期
论文发表时间:2020/4/24
标签：汽轮机论文; 转子论文; 摩擦论文; 蒸汽论文; 轴承论文; 油箱论文; 高压论文; 《中国电业》2019年 23期论文;