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电厂汽机异常振动故障及诊断分析

2020-07-10王涛

科学与信息化 2020年7期
关键词:故障原因

王涛

摘 要 在电厂安全生产中,汽轮发电机组是电厂生产的重要设备,其自身结构复杂,转子在高温工质中高速旋转,受到多重力的影响,转子振动异常概率也较高,尤其是在开、停机的过程中,由于运行参数和部件状态的稳定性问题,发生概率增大不少。基于此,本文对汽轮机异常振动的特性进行分析,以此进行故障原因的诊断,并相应提出解决措施和建议。

关键词 电厂汽轮机;异常振动;故障原因;振动分析

电厂汽轮机在启、停及运行中各轴承振动参数是一个非常重要的参数,可以这样说,电厂汽轮发电机组运行的安全稳定可靠性,很大程度上可以认为取决于汽轮发电机组的振动状态,它是机组安全运行的一个重要指标,也是检验大修质量的一个重要指标。汽轮发电机组振动过大的危害是多方面的,如基础损坏、动静摩擦,处理不当还会产生叶片断裂、叶轮损坏、汽封损坏、隔板变形破裂、大轴弯曲、部件损坏、本体设备损坏,厂房损坏,人身伤害等重大事故,因此汽轮发电机组各轴承振动的监测及异常振动故障诊断分析尤为必要,电厂也一直比较重视该问题,但该问题在电厂机组运行中仍存在且难以避免,为此一旦发生我们必须分析出原因,制定相应的解决方案,才能保证机组的安全,稳定,经济运行。

1汽轮机异常振动原因分析

通常情况下,要严密监控机组的各轴承振动情况,严禁振动超规程规定范围。引起汽轮发电机组各轴承振动大的原因有很多,需要依据具体情况分析。主要原因有:

动静部分摩擦。随着当前机组参数,机组容量的提高,机组动静流通部件间隙较小,再加上热膨胀和热变形的影响,通流间隙要求较高,因此安装和检修一定要严格符合标准要求。即要减少级间漏气,又要保证汽轮机的设备安全。在汽轮机启、停過程中转子受热速度比较汽缸要快,更易产生轴向胀差,减小轴向间隙,进而引起轴向动静摩擦,因此需要合理进行轴向胀差的控制。从其产生的原理看,大多数情况下,胀差的大小是由转子加热或者冷却速度的快慢决定,因此关键是要在启停时控制好蒸汽量与温升率或者温降率。同时,由于抽气管道等布置不同也会引起上、下汽缸存在温差,导致转子和汽缸径向间隙产生变化,进而引起径向摩擦。

转子质量不平衡。产生的原因有:原始转子不平衡、转动过程中有部件松脱和转子热弯曲。另外,在汽机启停过程中,转子支撑系统的刚度变化,当汽轮机膨胀受到阻碍,将引起各轴承之间位置、标高发生变化,导致转子中心破坏,同时各轴承座与台板间的接触状态也将发生变化,引起转子系统新的不平衡,滑销系统卡涩或者是汽缸疏水不畅,使得局部机械变形等均会使得系统振动变大。

机组强烈振动。在汽轮机组启停过程中,往往会发生振动现象,尤其是在达到临界转速时,机组各轴承振动较大,但应在技术规范要求范围内,否则要考虑是否速率过快,热不平衡或其他原因。如果机组在运行中,突然出现不正常的振动和异声,大多数是由于维护操作不当引起的,要分析操作及蒸汽参数等是否变化所致或其他原因。

汽轮机通流部分存在硬质物或者部件损坏。如果蒸汽品质不符合要求,长时间运行后在机组喷嘴,叶轮等流道结垢,减小通流面积,增大机组轴向推力,推力瓦温升高,影响机组的带负荷能力,同时通流面积的减小及变化不均,又会引起汽流自激振动,引起轴系统振动增大。

电磁干扰引起的振动。该问题需与电气人员一同检查励磁机整流子及碳刷磨损等情况。

汽轮发电机组自激振动。常遇到的且主要考虑油膜自激,它主要发生在汽机启动过程中,我们应熟悉油膜自激振荡的特点并及时做出正确的判断,油膜自激振荡的特点是振动的主频率约等于第一临界转速,而且总是出现于二倍于第一临界转速之后,轴承的顶轴油压发生剧烈摆动,轴承能听到撞击声音等,所以只有当我们确定了原因后,才能采取相应的措施[1]。

2电厂汽机振动异常的防止措施

通过上述分析得知,引起汽轮发电机组振动大的原因较多,为了避免汽轮机振动大继而引发故障,提出以下措施和建议:

集控人员要监测好机组各道轴承的振动,上、下缸温差,胀差,蒸汽温度,压力等参数。确保振动监测、保护系统正常投入且可靠。根据胀差变化的规律,制定出可行的防护措施,并找到避免胀差增大的正确方法。同时,集控人员也要掌握汽机冷热态启动的膨胀规律,对机组进汽量、温升率或者温降率、暖机时间及真空度等进行调整,减少机组的振动。

全面进行振动监测,严禁振动超规程规定范围。针对机组启、停和正常运行中要注重监测汽轮机的轴系统振动。还要做好定期检测,如果发现存在异常情况,要及时上报并分析处理。

对汽轮机通流部分进行仔细测量及合理调整。在每一次的机组大修时,务必对汽轮机转子和静子间隙仔细测量,按技术规范进行合理调整。

全面进行胀差监视,尤其是在汽机启停及变工况状态下,要对胀差变化进行监视,对蒸汽量、压力、温度等参数进行有效、及时调整和控制。机组处于冷态启动状态,交变热应力和胀差变化会加快,要密切关注胀差变化,控制好升速率,以此保证胀差值在正常合理的范围内,如果振动强烈两端轴封或通流部分有金属摩擦声,应停止启动,查找原因消除之,如果振动不大应立即降低转速(或负荷),直至振动消除,在低速暖机10~15分钟后再逐渐提升转速(或负荷)。若重复2~3次,仍然振动异常应停止启动,查找原因。

注重转子部件的安全监督,避免出现叶片或其连接件脱落的情况。在进行汽轮机组初装或者大修后,要仔细对转子部件进行检查,尤其是曾发生过缺陷检修的级,要仔细检查其是否有裂纹、损伤变形的情况,而且在每项检查之后都要详细记录并存档签字。

对主蒸汽的压力、温度等参数变化密切关注,要将这些参数值控制在正常合理的范围内,避免机组受到水冲击。汽机与锅炉要加强联系,确保进入汽轮机的蒸汽参数在技术规程要求范围内。

对机组振动进行严格控制,发现异常要结合异常项目分析原因,及时将故障排除[2]。

3结束语

总而言之,要求汽轮机的振动大小要在汽机技术规程规定范围内,异常的振动对电厂安全运行来讲是一个重大隐患。它虽在电厂运行中是一种常见故障,但是排查难度却不小,专业技术人员应根据故障特征,确定故障部位及产生的原因,找出问题,制定解决方案,确保汽轮发电机组安全,稳定,连续,经济运行。

参考文献

[1] 王国清.汽轮机设备运行技术问答[M].北京:中国电力出版社,2004:19.

[2] 徐贞禧.大型汽轮机摩擦振动诊断与处理[M].北京:中国电力出版社,2016:51.

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