| 福建省第一电力建设公司福建350000 摘要：为了保障城市经济的发展与企业用电的的稳定性、可靠性，电厂的安全运行非常重要，而汽轮机做为发电厂重要的电气设备关系着发电 厂的运行的稳定，因此，加强汽轮机组日常保养与维护，保障企业正常生产供电已经成为了发电厂重要任务。本文主要对汽轮机异常振动的原因进行了 分析，并提出了排除故障的方法。 关键词：汽轮机；异常振动；故障排除；振动监测 中图分类号：TK26 文献标识码：A 对转动机械来说，微小的振动是不可避免的，振动幅度不超过规定标准的 属于正常振动。这里所说的振动，系指机组转动中振幅比原有水平增大，特别是 增大到超过允许标准的振动，也就是异常振动。任何一种异常振动都潜伏着设 备损坏的危险。比如轴系质量失去平衡、动静磨擦、膨胀受阻、轴承磨损或轴承 座松动，以及电磁力不平衡等等都会引起振动增大，甚至强烈振动。汽轮发电机 组，在正常运行中总是不可避免的存在着振动，超过一定的临界值之后，会给设 备造成极大的危害。 1.汽轮机异常振动原因 汽轮机组担负着火力发电企业发电任务的重责。由于其运行时间长、关键 部位长期磨损等原因，汽轮机组故障时常出现，这严重影响了发电机组的正常 运行。汽轮机组异常振动是汽轮机常见故障中较为复杂的一种故障。由于机组 的振动往往受多方面的影响，只要跟汽轮机本体有关的任何一个设备或介质都 会是机组振动的原因，比如进汽参数、疏水、油温、油质等等。因此，针对汽轮机 异常振动原因的分析就显得尤为重要，只有查明原因才能对症维修。针对导致 汽轮机异常振动的各个原因分析是维修汽轮机异常振动的关键。 1.1中心不正而引起振动。 （1）汽轮机启动时，如暖机时间不够，升速或加负荷太快，将引起汽缸受热 膨胀不均匀，或者滑销系统有卡涩，使汽缸不能自由膨胀，均会使汽缸对转子发 生相对歪斜，机组产生不正常的位移，造成振动。 （2）机组在运行中若真空下降，将使排汽温度升高，后轴承上抬。因而破坏 机组的中心，引起振动。 （3）机组大修后靠背轮安装不正确，对轮中心没有找准确，因而运行时产生 振动，且此振动是随负荷的增加而增加。 1.2转子质量不平衡而引起振动 （1）运行中叶片折断，脱落或不均匀磨损、腐蚀、结垢，使转子发生质量不平 衡。如发电机转子绕组松动或不平衡等，均会使转子发生质量不平衡。由上述两 个方面的原因，转子上出现质量不平衡时，则转子每转一周，就要受到一次不平 衡质量所产生的离心力的冲击，这种离心力周期作用的结果，就是发生振动。 （2）转子发生弹性弯曲而引起振动。转子发生弯曲，即使不引起汽轮机动静 部件之间的摩擦，也会引起振动，其振动特性和由于转子质量不平衡振动的情 况类似，不同之处是这种振动显著地表现为轴向振动，尤其当通过临界转速时， 其轴向振幅增大得更为显著。 1.3汽流激振现象 汽流激振有两个主要特征：一是应该出现较大量值的低频分量；二是振动 的增大受运行参数的影响明显，且增大应该呈突发性，如负荷。其原因主要是由 于叶片受不均衡的汽体冲击就会发生汽流激振；对于大型机组，由于末级较长， 汽体在叶片膨胀末端产生流道紊乱也可能发生汽流激振现象；轴封也可能发生 汽流激振现象。 1.4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。 1.5摩擦振动的原因 摩擦振动的特征：一是由于转子热弯曲将产生新的不平衡力，因此振动信号 的主频仍为工频，但是由于受到冲击和一些非线性因数的影响，可能会出现少量 分频、倍频和高频分量，有时波形存在“削顶”现象。二是发生摩擦时，振动的幅值 和相位都具有波动特性，波动持续时间可能比较长。摩擦严重时，幅值和相位不 再波动，振幅会急剧增大。三是降速过临界时的振动一般较正常升速时大，停机 后转子静止时，测量大轴的晃度比原始值明显增加。摩擦振动的机理：对汽轮机 转子来讲，摩擦可以产生抖动、涡动等现象，但实际有影响的主要是转子热弯曲。 2.汽轮机异常振动的解决措施 2.1汽轮机组汽流激振。汽轮机组汽流激振故障分析要通过长时间的记录 每次机组振动的数据，连同机组满负荷时的数据记录，做出成组曲线，观察曲线 的变化趋势和范围。通过改变升降负荷速率，从5T/h 到50T/h 的给水量逐一变 化的过程，观察曲线变化情况。通过改变汽轮机不同负荷时高压调速汽门重调 特性，消除汽流激振。简单的说就是确定机组产生汽流激振的工作状态，采用减 低负荷变化率和避开产生汽流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。 2.2转子热变形导致异常振动。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利用传感器进行有效的保护。汽轮机振动监视和保护系统以及由其所 组成的信号报警系统和保护控制系统，是保护汽轮机安全运行的重要设备。机 组应装设振动保护装置，当振动超过极限值时，发出脉冲信号去驱动保护控制 电路，自动关闭主汽门，实行紧急停机，并通知工作人员，以保护机组安全。随着 机组容量的增大，汽轮机安全监视和保护就显得更加重要，同时对汽轮机的安 全监视和保护装置动作的准确性和可靠性也提出了更高的要求。 3.汽轮机振动监测技术概述 在火电厂内，大部分的设备在发生故障前期都会有征兆反应，比如故障发 生前都会出现一些不同的特征信号量，比如是汽轮机的某个部件发生损坏，就 可能在部件故障发生前产生异常的噪声和振动声；如果某处轴承出现损坏，则 轴承在损坏前会出现异常的振动或者油温升高等故障信号。从正常状态到故障 状态，设备的状态发展都是一个动态过程，因此，我们可以通过对这些信号的监 测来及时发现故障的部位及故障的性质，并对变化规律有针对性的采取有效的 措施进行预防，这是实施状态检修的基础。 通过以上分析我们可以达到如下结论：对汽轮机进行状态监测是汽轮机状 态检修的前提，状态监测主要对当前状态与正常运行时的状态进行对比，及时 发现系统中的薄弱环节，汽轮机的状态检修与一般意义的故障维修和固定时间 维修相比，具备以下优势：（1）经济上节约了故障维修和定期维修费用；（2）增加 了相关设备的使用效率及寿命；（3）发电可靠性得到了最大限度地保证；（4）减 小了检修成本和风险。 4.结论 汽轮机组的异常振动不仅危害机组，甚至会影响整个发电系统，造成无法正常 供电。因此，我们要用科学合理的方法避免或减小异常振动。在接收机组之前，应该 对机组振动情况进行严格的测试。生产运行过程中，对振动检测要做到制度化、经常 化，严格监控和控制机组的异常振动，对机组振动的原因要进行科学分析。 参考文献 [1]刘宁，王海宁.浅析汽轮机振动原因[J].内蒙古石油化工，2008（23） [2]李刚.电厂汽轮机振动的原因分析及保护措施[J].硅谷，2008（18） |
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