火力发电厂大型汽轮机振动异常分析及故障判断

陈振峰

摘 要：火力发电厂一直是负责我国电能供应的主要领域，直接关系着人们的生活用电与工业用电。汽轮机组是火力发电厂内的关键设备，一旦火力发电厂内的汽轮机组异常，将会影响电厂的运行与安全。本文首先分析了相关实例，同时阐述了火力发电厂大型汽轮机振动异常原因，最后总结了火力发电厂大型汽轮机故障判断，旨在力推动火力发电厂得到更好的发展提供参考性意见。

关键词：火力发电厂;大型汽轮机;振动异常;故障判断

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.158

火力发电厂中，汽轮机本身结构比较复杂，需要面对各类特殊的环境，且运转时间较长，一旦异常振动，将会导致各类故障问题的出现[1]。就实际情况而言，若无法精准判断故障点、排除故障，将难以保持机组的稳定运行。

1 实例分析

以笔者所在的火力发电厂为例，在前几年投入了一组300MW的汽轮机。汽轮机组运行了一段时间后，会出现异常跳闸的现象，且跳闸频率较高，导致机组时常出现停运、停机的现象，难以保障机组的稳定运行。技术人员通过判断汽轮机组的故障，发现存在异常情况主要是因为振动异常。

考虑汽轮机组运行环境的特殊，在受到外界因素影响（热胀冷缩）后，部分零部件会出现膨胀差值。技术人员借助这些差值，调整保护逻辑，在一定时间内可缓解异常情况。但近段时间，汽轮机组又开始出现故障现象，严重影响着汽轮机组的稳定运行，无法保障火力发电厂运行的安全性与可靠性。

2 火力发电厂大型汽轮机振动异常分析

2.1 油膜振荡

火力发电厂在其运行中，一旦膜汽轮机组转子旋转加速，会影响其运行质量。一旦转子失去均衡性，将会导致油膜振荡异常，使得大型汽轮机组出现异常情况。就实际情况而言，若轴线涡动频率加速，且速度与转子均衡，将会增加涡动效果，大型汽轮机组会出现剧烈震荡。

2.2 气流激振

火力发电厂运行时间较长，各类机组需要长时间、超负荷运行，短时间内轴振会加速。此时，采取降低运行负荷，振动也会相应的减速[2]。在不均衡气流冲击的影响下，汽轮机组叶片在气流激振影响下，汽轮机组本身体积与设备数值的差异，会导致气体在叶片内的膨胀，将会导致流道混乱，使得汽轮机组出现异常振动现象。

2.3 转子变形

笔者通过深入分析，大型汽轮机组异常振动案例，发现由转子异常振动引发的故障次数较多。汽轮机组工作环境比较复杂，即便是正常工作状态下，也无法保障转子的有效切合，及时避免机组异常振动，影响火力发电厂的运行。加之机组长时间处于超负荷工作状态，受到各类因素的影响，摩擦力的影響，将会导致机组热量增加。随着运行时间的增加，转子的材质会受到影响，使得变形问题出现，导致振动异常。

2.4 摩擦振动

汽轮机组一旦运行时间增加，将会导致机组温度增加，使得材质发生变化，且会出现弯曲、变形等故障。在受到不均衡力的影响下，工频属于信号主频，转子会受到冲击力的影响，导致其他频存在，一般包括：高频分量、倍频等。汽轮机组出现摩擦，幅值与相位会出现波动，受到各类因素的影响，随着运行时间的持续，将会导致波动延长，使得汽轮机组长时间处于摩擦状态，在相位与幅值不变动的情况下[3]。

汽轮机组若短时间内出现大幅度降速，转子停止运行后还出现相应的晃动，则会导致汽轮机组出现异常故障，影响其运行。

3 火力发电厂大型汽轮机故障判断

参照相关资料，依据上述火力发电厂大型汽轮机异常情况，结合汽轮机组的实际运行，火力发电厂的运行需求，火力发电厂大型汽轮机故障判断主要如下。

3.1 频谱分析诊断

当前，火力发电厂技术人员普遍应用频谱分析诊断，这类诊断技术可直接诊断汽轮机故障，直接将振动频率反映出来，明确功率分布情况。技术人员借助各类专业的频谱检测仪器，能够实现幅值谱的直接观察。应用这类故障分析法，可深入分析各类信号频谱，明确其中的成分，为技术人员震源识别提供技术支撑。汽轮机在运行过程中，各个零部件均会产生振动，并生成不同的震动频率。在运行过程中，若转子出现故障，将难以与其他零部件形成有效配合，无法保障转子的稳定性。汽轮与叶片之间会产生相应的气流频率[4]。若气流相互冲击，将会导致汽轮机受损，出现异常振动，应用频谱分析诊断方式，深入分析各类频谱的特征，以此开展故障诊断。若频谱仪显示的是汽轮机内的谐波，其代表的故障点为零件、部件松动。一旦汽轮机组的频率增加，则代表汽轮机组存在问题，一般为设备摩擦、气流问题。

3.2 故障信号处理

火力发电厂机组设备出现故障（异常振动）前，会发出一些信号，技术人员只要深入分析这些信号，就可在故障出现前，锁定故障位置，解决故障问题，完善故障诊断工作。故障信号处理，可强化全息谱分析法、小波变化分析法的应用，实时普及各类信号，精准分析细节。与此同时，在故障分析过程中，技术人员借助相应的设备，能够实现某一时段信号频率的分析，提取出故障部分，且将对应的频率信号提取出来，深入分析时间基数与频率基数，以此有效处理汽轮机的故障信号。

4 结束语

综上所述，火力发电厂需要长时间的运营，使得其中设备易发故障，其中汽轮机故障最为普遍。比如：转子变形、摩擦震动等，一旦出现故障，将会影响火力发电厂的稳定运行。技术人员需要采取相应的方式，精准判断火力发电厂的运行状态，在出现突发事件与故障的情况下，及时解决，以此为火力发电厂机械设备、汽轮机组的稳定运行，以此保障发电质量，推动火力发电厂得到更好的发展。

参考文献：

[1]李健民.火力发电厂大型汽轮机振动异常分析及故障判断的研究[J].科技创新与应用，2017，07（32）：170+172.

[2]黄永亮，张晓旭.对火力发电厂汽轮机振动异常的分析及其故障判断[J].黑龙江科学，2017，8（17）：46-47.

[3]徐誉玮.火力发电厂大型汽轮机振动异常分析及故障判断[J].现代制造技术与装备，2017，13（07）：119-120+128.

[4]李振宇.火力发电厂大型汽轮机振动异常分析及故障判断[J].电子测试，2016，18（12）：243-244.