引言
目前,电力工业发展迅速,能源工业发展最快的是热能。因此,需要对火电厂的发电设备进行定期监测和维护。在机械运行中,防止低振动是不可能的,只要振幅不超过一定范围,即可接受。使用汽轮机时,振动不可避免,在规定的总水平上不会发生损坏。但由于各种原因,汽轮机的振动可能超过一定范围,对汽轮机有害,损坏发动机。汽轮机的安全使用非常重要,汽轮机的异常振动表明汽轮发电机运行中存在安全隐患,汽轮发电机需要检查,本文分析汽轮机的振动原因及处理方法。
1汽轮机振动特性分析
汽轮机是重要工业设备,其工作性质是高温、高压和高速。由于长期高速旋转,汽轮机装置经常出现故障,严重影响发电机装置的正常运行。汽轮机组的异常振动是汽轮机最复杂的误差之一,装置的振动往往受到多方面影响,如汽轮机装置的参数、径流参数、油温、油质的变化都会引起机组振动。因此必须分析汽轮机异常振动的原因。只有在已知条件下结合实际情况,分析汽轮机振动异常的原因,进行总结和讨论,决定汽轮机检修方法。如果设备初始启动速度超过其临界速度,则可以估计所携带振动的大小是否会导致故障。如果情况良好,一般可以断定涡轮转子和牵引齿轮转子处于平衡状态,拉伸器没有损坏。如果设备停止后转子平衡,应注意空载时空转速度必须为3000r/min,并且转子的转数必须控制在安全范围内。可根据规定的标准调整到载体的垂直振动,原则上振动不变,可根据规定的15m标准调整到载体的垂直振动。若载荷为200MW,原则上振动不变,若按91.5m调整,则需及时开关机。此时,转子报警比开机时大100%,在3次尝试启动后气封数值依然在300以上,设备故障没有好转,必须停止设备运行。
2核电汽轮机振动故障诊断与处理措施
2.1采取优化措施保证机组运行
(1)将过热蒸汽压力由8.4MPa提高至8.9MPa,进入汽轮机过热蒸汽压力、温度提升后,同负荷下汽轮机使用的过热蒸汽量减小。降低汽轮机排气压力由0.8MPa降至0.6MPa,在配合汽轮机进汽的同时调整减轻汽轮机负荷,防止汽轮机因负荷波动而造成的振动波动。(2)对汽轮机油系统过滤器进行切换,切换出的过滤器更换滤芯备用。使用在线滤油机对汽轮机润滑油中的机械杂质进行过滤,并在汽轮机停机后对润滑油路油箱进行清理。(3)稳定前系统工艺气量及氢碳比,禁止工艺气量大幅度波动,致使汽轮机负荷频繁变化。稳定后系统乙酸单元CO使用量,使后系统保持在110%负荷运行,压缩机和汽轮机配合调整后使机组进入最佳运行状态。(4)机组运行后期,汽轮机前、后轴承箱轴端密封出现漏油现象,漏油位置距离汽轮机本体及汽轮机排气管线较近,为了防止泄漏出的润滑油接触高温着火,制作漏油收集盒,把泄漏出的润滑油收集到盒内,统一回收清理。另外,在汽轮机两端使用低压氮气吹扫,降低漏油点氧含量,防止润滑油接触高温着火。
2.2提高机组膨胀和温度的措施
机组的膨胀由多种原因造成,从成型角度看,原因可分膨胀不均匀、温度不稳定的故障。因此,为避免机组故障,可定期检查、维修和更换顶升系统。操作汽轮机设备前,有必要提供均匀的预热,使汽缸保持温度。还需要监测润滑油温度、轴封温度和排气蒸汽温度。如果发现温度不符合操作要求,必须及时采取相应措施,建立自动温控系统。
2.3承油膜振荡引解决措施
油膜振荡是中小型发电汽轮机组经常出现的情况。一般一阶临界转速在工作转速内容易导致油膜振荡的发生。产生油膜振荡的因素主要有:(1)润滑油黏度。油的黏度越高,轴瓦的稳定性越低,越容易产生油膜振荡。(2)轴瓦间隙。轴瓦间隙分侧隙和顶隙,侧隙和顶隙的比值越小,轴瓦越不稳定,越容易产生油膜振荡。(3)轴承负载。机组运行时,转子受热不均导致的变形、转子浮起间隙、机组负荷变化过大等都会引起轴承负载的变化,导致油膜振荡。针对以上原因产生的油膜振荡,一般可采用如下措施:(1)开机时,油温低,可开启油站配置的电加热器加热油温至38℃以上,可降低油的黏度,减小转子运行时产生的油膜厚度,使得轴承稳定性提高。(2)检查轴承的侧隙和顶隙,对于侧隙和顶隙比值小的可通过修磨轴承调整垫片或修刮出侧隙瓦面等措施,使得侧隙和顶隙比值增加,增加轴瓦的稳定性。(3)开启顶轴油,提高轴承/油膜的径向刚度,可有效消除油膜振荡。(4)更换稳定性更好的椭圆瓦,即增大侧隙和顶隙的比值。
2.4汽轮机转子结垢处理
(1)由于汽轮机转子动平衡受到破坏,需对汽轮机转子返厂做动平衡实验,在转子做动平衡前需清理转子表面结垢,并对转子做着色检查,未发现缺陷。转子在动平衡试验机上转动后发现,首级叶轮及二级叶轮相位不平衡量在13~57g左右,标准为30g,随后对转子进行不同转速下的调试,调试后对首级、二级叶轮进行打磨、加平衡块调整。由于转子存在较大问题,调试后转子的相位不平衡量接近标准数值。(2)对汽轮机主汽门前过滤器、叶轮机级间密封、汽轮机前、后气封结垢进行清理,部分梳齿密封块进行更换,转子动平衡调试完成后,回装转子,调试各动、静之间间隙在指标要求内。(3)针对过热蒸汽品质差的问题,采取调整药剂的措施,将原使用的药剂磷酸三钠改为化学药剂W800,更换后高压蒸汽品质明显好转,经分析,蒸汽中的钠含量≤2.56μg/kg,二氧化硅含量≤4.26μg/kg。当汽轮机再次拆检时,发现汽轮机通流部分及转子表面干净无结垢。
2.5转子支撑刚度降低的解决措施
转子的支撑系统包括转子、油膜、轴承座、台板、基础、汽缸等部件。决定转子支撑系统刚度的因素主要包括:(1)结构刚度。转子和支撑部件的材料、几何尺寸和形状。(2)结合刚度。转子和支撑部件的结合情况。结构刚度在设计制造阶段已经确定,正常情况不会存在问题。现场一般主要是因结合刚度的降低导致振动超限。主要原因有:(1)支撑系统中连接螺栓松动。(2)轴承座和座架之间接触不良。(3)垫铁存在松动。(4)轴承松动或磨损过大。转子支撑刚性降低不会立刻就导致振动超限,如果是长期运行时造成支撑刚性降低,振动曲线是一条爬坡曲线。如果是大修后造成支撑刚性降低,那对比大修前,振动数值会明显偏大,会在报警值附近。解决办法是定期检查连接螺栓、垫铁是否松动。检修时对轴承磨损情况进行记录,对磨损过大的轴瓦进行更换。
结语
引起汽轮机振动的因素很多,几乎所有误差都会反映在汽轮机振动的不同程度。目前,我国振动诊断的准确率相对较低,振动诊断的方法主要是从直观角度进行研究,但准确度的高低对诊断方面的影响目前还不太受重视。要更好地评估各种故障的振动机理,了解设备各方面信息,透彻分析设备情况,提高原因评估的准确性,更好地为生产服务。振动故障严重影响火电厂设备的正常运行,通过分析火电厂汽轮机振动故障的原因及处理方法,提出相应维修措施。正常操作中不可避免地会出现振动误差。只有采取有效措施,降低汽轮机振动的发生频率。
参考文献
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