汽轮机振动故障分析技术研究

2021-12-26胡宁

科学与信息化 2021年11期

胡宁

哈尔滨汽轮机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨 150090

引言

火力发电厂中，汽轮机是十分重要的设备，属于电力输出的核心设备，结构复杂，实际运行很容易受到外界因素影响，对运行环境要求较高。汽轮机运转中一旦发生故障，就会对火力发电厂运营产生直接影响，所以，为了保证火力发电厂能始终正常稳定地运行，必须加强检修和维护工作，及时排查和解决各类汽轮机故障问题，以提高汽轮机的使用效率，保证火力发电厂电力输出的效率，进而满足人们的用电需求，实现火力发电厂的经济效益。

1 汽轮机的组成和基本工作原理

汽轮机也被叫作蒸汽透平发动机，是一种旋转式的蒸汽动力装置，其工作原理是高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子转动，同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，在发电系统中发挥重要的作用。汽轮机由转动部分和静止部分组成，内部主要有汽缸、转子、联轴器静叶片、动叶片、汽封和轴承等构件，每个部件会因不同的因素在运行过程中产生许多故障。在锅炉的蒸汽进入汽轮机后，一次通过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中会以不同的方式进行能量转换，构成了不同工作原理的汽轮机[1]。

2 分析火电厂汽轮机出现异常振动的原因

2.1 轴承损坏故障

在电厂汽轮机中，常见的是轴承损坏故障，影响轴承的运行有多种因素，其中包括轴承磨损和破裂，以及机器长时间的工作或是外力碰撞等因素造成，另外，由于缺乏对设备的检查和恶劣的环境，也可能导致轴承出现故障。对普通的轴承而言，为了润滑效果，通常采用固定间隔的方式，避免滚珠和金属结构互相磨损，一旦使用质量低劣的润滑油，就会影响轴承的准确度。同时，温度与湿度的变化，也可能造成轴承的物理损坏，其通过的水流影响了轴承的润滑效果，对轴承产生一定的影响。

2.2 因转子受热弯曲变形而导致异常振动

导致转子受热弯曲变形的因素很多，最主要的是转子散热不良、自身热量过高导致的变形。在汽轮机运行时，冷空气、水汽等进入气缸内，和气缸产生摩擦产生大量的热能，这些热能导致转子难以有效冷却而受热变形。一旦转子弯曲变形，就会影响到转轮机组的正常运转，出现异常振动。转子受热弯曲，使轴弹力发生改变，引发转子运行失衡，离心相位发生改变。如果轴弹力和离心力能够得到抵消，转子的振动幅度将比较小，对汽轮机运行带来的影响也较小。如果两种力不能抵消，甚至叠加在一起，就造成转子大幅度振动，产生剧烈的噪声，引发故障的可能性极大[2]。

3 火电厂汽轮机常见异常振动的处理措施

3.1 轴承损坏处理措施

当汽轮机发生轴承损坏的故障时，需要对轴承进行全面检测，根据电厂的检查标准，确保有效的检测故障，当无法确定准确位置时，需要安装轴承电流，对电流所在区域进行检测，同时注意设备周围的温差，找到出现故障的区域。检测完成后，及时地更换或维修相关设备，解决存在的安全隐患，在检测过程中还需要注意两方面，一方面是确保切断电源，使机器处在停止状态，保证相关人员的安全性，另一方面是在检修工作结束后，对设备进行试运行，确保设备的完整运行，才可以正式的进行使用，只有先确定故障发生的位置，才可以进行对故障的检测。

3.2 对转子热弯曲故障所采取的处理措施

安装设备时，根据正确的安装步骤进行安装，比如利用钢丝校准轴线，安装就会更加准确。在纵向中轴线前后设定预埋位置，然后对螺丝做出调整，做出相应的钢丝架。利用钢皮尺测量洼窝两侧的长度，保证长度相等。复测时，横向找平可使用水平仪。在洼窝面上放置水平仪，然后在竖向上做出合理的调整，确保轴承座水平符合要求。对所有机组进行排查，出现问题后应迅速做出调整，直到所有设备都完成校准。通过正确的安装，使汽轮机轴承保持纵向和横向的稳定，从而避免了转子因受力不均匀而产生摩擦异常，发生热弯曲现象。解决了转子热弯曲情况，汽轮机的运转就不会受到严重影响，保证了发电的稳定。如果转子出现了热弯曲故障，就需要及时更换转子，将故障排除。

3.3 汽轮机振动过大故障处理

在日常工作中要对汽轮机日常运行的数据进行记录，还要记录机组在满负荷情况下的数据，把这些数据上传处理，通过制作曲线图的方式，观察曲线的变化趋势和范围，根据数据调整汽轮机不同负荷时高压调速气门重调特性，消除气流激振；如果是热转子变形导致汽轮机振动过大，要及时更换新的转子，以缓解汽轮机机组的异常振动，汽轮机没有振动力时，振动过大的现象也会消除；要解决因摩擦振动导致汽轮机振动过大的故障，需要对汽轮机内部进行观察，消除因温度过高导致内部构件变形的现象，做好振动检测工作并认真记录，实现对汽轮机振动过大现象的有效排除[3]。

4 关于汽轮机的养护工作

对汽轮机进行日常养护工作，尽可能地延长汽轮机组的使用寿命，在进行汽轮机的养护工作时，要对汽轮机的外部和内部进行全面的检查，必要时可以请相关专家来进行检查，可以制定相关的养护措施，以及养护计划，定期地对汽轮机组进行问题排查和故障检修，虽然我国电厂自改革开放以来有了重大突破，但是相关的养护工作还是不够完善，因此，电厂应该积极地完善自身的养护计划和措施，尽可能地减小，因为养护工作不完善而造成的经济损失。