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汽轮机振动的原因分析及处理

姚建龙 赵龙

内蒙古和林发电有限责任公司,内蒙古自治区呼和浩特市,010000

摘要: 汽轮机运行期间,可以结合具体振动情况,判断汽轮机状态,如果汽轮机出现异常振动,很可能因为长期运行出现故障。导致汽轮机异常的原因较多,为了保证汽轮机稳定运行,提升汽轮机工作效率,有必要加强汽轮机异常振动控制,确保汽轮机振动处在合理范围内。
关键词: 汽轮机;振动危害;原因;解决措施
DOI:10.12721/ccn.2021.159073
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1汽轮机异常振动带来的危害

若汽轮机在日常运行过程中出现了异常振动问题,不仅会给整个生产系统带来巨大的安全隐患,同时也有可能迫使整条生产线停产,从而影响企业的工作进度,会带来不可预计的经济损失。例如,汽轮机的异常振动会导致轴封磨损,破坏密封作用,使水分混入到轴系润滑油中。一旦油膜被破坏,就会融化轴瓦乌金,加大漏气损失,会影响到整个汽轮机组的经济性能。汽轮机的异常振动会导致隔板汽封磨损,增大级间漏汽,同时加大转子的轴向力,继而引发推力瓦乌金发生熔化。汽轮机的异常振动会导致滑销系统出现严重磨损问题,进而影响整个汽轮机组正常的热膨胀,会引发更为严重的运行故障。汽轮机的异常振动会导致发电机的励磁机部件出现松动、损坏等问题,会威胁到整个汽轮机组的安全稳定运行。汽轮机的振动问题本身就是一个相对复杂的情况,要想切实有效解决异常振动问题,就必须要认清汽轮机异常振动带来的危害以及引发汽轮机异常振动的实际原因和表现形式,并进行深入研究和总结,以保证汽轮机的运行安全。

2汽轮机振动故障分析

2.1动静部位碰摩

一般来说,动静部位碰摩分为局部碰摩和整周碰摩。

(1)动静局部碰摩特征。轻微碰摩,振幅不变,严重碰摩,振幅减小。碰摩增加,谐波分量也出现增加现象。碰摩造成不平衡质量点位置不断发生改变,使得相位也发生变化。

(2)动静整周碰摩特征。转子横向振动频率变高;轴颈中心向轴承内部间隙圆中心偏移;1×频最大振幅为摩擦点截面间隙圆。造成动静部位碰摩的原因主要有3个:首先是在设计或安装过程中动静间隙过小;其次是转子振幅过大;还有可能是因为轴系不对中,引起转子偏斜,发生碰摩。

2.2因转子质量不平衡而引发的异常振动问题

如果汽轮机在运行过程中发生叶片折断、脱落等问题,造成转子质量不平衡,以至于转子每旋转一周就会受到一次不平衡质量的离心力冲击影响,最终体现的结果便是异常振动。第二,汽轮机在运行过程中,当转子发生弹性弯曲,即便不会引起动静部件发生摩擦也会导致异常振动问题的出现。这种振动特性与转子质量不平衡的振动情况类似,不同点就在于轴向振动较为突出,特别是当汽轮机超过临界转速时轴向振动幅度会大幅增加。第三,汽轮机轴承油膜不够稳定,甚至出现了破坏现象,以至于轴瓦乌金很快被烧毁,继而导致轴颈因为受热而发生弯曲,于是出现了剧烈振动的问题。第四,由于汽轮机内部的动静叶片发生相互摩擦,通流部分的轴向间隙不够,隔板出现弯曲,迫使叶片发生变形,推力轴承的安置不当,内部部件引发摩擦问题,从而导致异常振动的发生。第五,汽轮机内部发生水冲击,增大了转子的轴向推力,产生了较大的不平衡扭力,导致汽轮机转子发生异常振动,甚至会将推力瓦烧毁。

2.3膨胀不均

膨胀不均导致的振动多是因为气缸膨胀受阻产生的,此时汽轮机轴承位置与标高都会改变,转子中心位置偏移,轴承刚度不断减弱,最终导致机械振动产生。引起这一振动的原因主要为:(1)机组开启期间水流流动不畅,水流在暖管当中,一些疏水寄存于主汽管中,还有一部分,受到汽水的影响,经常出现膨胀不均的情况,最终使得设备运行期间产生摩擦振动;(2)冲转和运行期间,压力和汽缸温度不配,转子受热不均,严重的还会导致弯曲与变形,润滑油油压、温度等超过正常参数,最终使得气缸与转子膨胀不同而引发的振动。

3汽轮机运行振动的解决措施

3.1重视汽轮机的安装与检修

汽轮机在安装、检修过程中,因操作不当,汽轮机在以后运行中发生异常振动的概率很大。这是因为工作人员的失误可能会造成异步振动、转子中心不对中、垫铁与台板存在间隙等现象。因此,为确保汽轮机正常运行,首先是在安装过程中,找准汽轮机组的中心位置,切忌出现位移。其次是定期安排检修工作,排查安全隐患,出现常见的故障特征,要立即采取紧急维修措施。最后是在安装或检修后必须进行试运行,当汽轮机各项指标都满足使用需求且不出现故障特征时,方可移交生产或投入使用。汽轮机在运行过程中,若发生异常振动,必须及时找出原因,只有当振动控制在合理范围后,才能继续生产。此外,汽轮机在开始生产前,要先进行暖机,提高其在运行过程中的稳定性。

3.2提升预警分析能力

电厂汽轮机运行期间,常常会有振动情况出现,这会对机组正常运行产生较大影响。引起振动的原因较多,维修和检测人员需要结合自身经验,找到引起振动原因,便于及时采取措施做好预防处理。然后开展多次试验,对汽轮机轴承进行测验,待测验通过后将其应用在机组当中,如果振动指数不达标,则应努力寻找原因,便于及时排出振动现象,确保汽轮机运行安全稳定。

3.3利用传感器加强对汽轮机的保护

一套完善的振动保护装置包含多种传感器,例如,位移传感器、温度传感器、重力传感器、角度传感器以及压力传感器等。利用这些传感器能够组成监控系统、保护系统和信号报警系统,这些系统又组合在一起,成为保护汽轮机安全运行的重要设备。当汽轮机振动超过临界值时,装置能够发出脉冲信号,实现主汽门的自动关闭,汽轮机的紧急停机。近年,随着各行各业都在开展自动化控制,保护装置对汽轮机的重要性不言而喻。因此,企业要加强对保护装置自动化的研究力度,不断提升保护动作的安全性和可靠性。

3.4安装振动保护装置

振动保护装置是由汽轮机振动监控系统、保护系统、信号报警系统组合而成的一种保护汽轮机安全稳定运行的重要设备。这种振动保护装置与测量装置相似,当振动超过临界值时都可以发出报警信号,而不同点在于保护装置能够发出脉冲信号驱动保护控制电路,使其能够自动关闭主汽门,以达到紧急停机的目的。近年来,随着汽轮机组容量的不断加大,安装测量与保护装置的重要性也越来越突出。为此,在今后的工作中,还要加强对安全监视与保护装置动作准确性的研究工作,使保护动作能够更加科学、可靠。

3.5加强机组保护

汽轮机运行期间,电厂需要结合实际安装汽轮机保护系统和监控装置,以便在故障发生期间,保护系统和监视装置可以给出警报信息,帮助运维人员及时进行故障维修,保证设备合理运行。但随着近年来汽轮机组容量不断增加,人们对汽轮机保护系统建设提出新的要求,这对电厂维修人员工作带来较大挑战,为了更好地满足这一要求,装置保护和维修人员应逐渐提高自身技术水平,全面降低汽轮机振动情况,便于推动电厂运行高效开展。

结束语

综上所述,若汽轮机出现振动过大,则表明该汽轮机出现故障,必须立即诊断维修。影响汽轮机振动的因素有很多,因此,准确排查故障原因,给出解决措施,对企业有着重要意义。

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