汽輪機(jī)組振動原因分析及預(yù)防對策

時間：2019-06-25作者：河北國源電氣股份有限公司瀏覽：115

　　摘要：本文針對中鋁蘭州分公司自備電廠2號汽輪發(fā)電機(jī)組長期出現(xiàn)非穩(wěn)定性振動現(xiàn)象，根據(jù)振動測試、揭缸檢查、運行調(diào)整所得到的經(jīng)驗與結(jié)果，應(yīng)用振動機(jī)理研究中得來的啟示，基于綜合分析對該機(jī)組振動原因進(jìn)行性質(zhì)定位，并對下一步工作提出較為穩(wěn)妥的意見。
　　關(guān)鍵詞：機(jī)組振動 綜合分析 診斷 處理
　　中圖分類號：TM6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
　　設(shè)備簡介
　　中鋁蘭州分公司自備電廠三臺汽輪機(jī)型號為NZK300-16.7/537/537型，東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，亞臨界、高中壓合缸、中間一次再熱、雙缸、雙排汽、單軸、直接空冷冷凝式。自#2機(jī)組投運以來一直存在振動大的現(xiàn)象，尤其#2機(jī)組在試運期間出現(xiàn)過多次振動大跳機(jī)的不安全事件，直至現(xiàn)在機(jī)組負(fù)荷在290MW以上常出現(xiàn)軸振突增的現(xiàn)象，影響機(jī)組出力和設(shè)備安全。
　　機(jī)組振動的危害
　　機(jī)組振動過大，或使軸承烏金脫落，破壞油膜而發(fā)生燒瓦；或使動靜部分摩擦而損壞設(shè)備。特別是軸端汽封和轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦，將造成大軸彎曲；或造成動靜部件的疲勞損壞；或造成某些固定件的松動甚至脫落等嚴(yán)重事故。不僅如此，振動還可能汽輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，其原因是動靜部分摩擦后擴(kuò)大了間隙，增大了漏氣量，導(dǎo)致汽輪機(jī)熱耗升高。
　　常見異常振動的原因分析
　　汽輪機(jī)組擔(dān)負(fù)著火力發(fā)電企業(yè)發(fā)電任務(wù)的重點。由于其運行時間長、關(guān)鍵部位長期磨損等原因，汽輪機(jī)組故障時常出現(xiàn)，這嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)組的正常運行。汽輪機(jī)組異常振動是汽輪機(jī)常見故障中較為復(fù)雜的一種故障。由于機(jī)組的振動往往受多方面的影響，只要跟機(jī)本體有關(guān)的任何一個設(shè)備或介質(zhì)都會是機(jī)組振動的原因，比如進(jìn)汽參數(shù)、疏水、油溫、油質(zhì)、等等。因此，針對汽輪機(jī)異常震動原因的分析就顯得尤為重要，只有查明原因才能對癥維修。針對導(dǎo)致汽輪機(jī)異常振動的各個原因分析是維修汽輪機(jī)異常振動的關(guān)鍵。 引起汽輪機(jī)組異常振動的主要原因有以下幾個方面，汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動等。
　　主要原因確認(rèn)
　　機(jī)組振動原因復(fù)雜多樣，針對我廠機(jī)組振動的具體情況對以上各種原因進(jìn)行分析排除并確定主要原因如下
　　1 排除汽流激振
　　雖然在過去的處理過程中有單位將#2機(jī)的振動判斷有可能是汽流激振，但現(xiàn)已經(jīng)確切排除汽流激振的可能。
　　汽流激振有兩個主要特征：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量；二是振動的增大受運行參數(shù)的影響明顯，如負(fù)荷，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性；這兩點#2機(jī)均不具備。
　　*三，如果轉(zhuǎn)子偏心過大，會造成通流部分徑向間隙或軸端汽封間隙，甚至油檔間隙消失，引發(fā)動靜部件碰磨。
　　上述三種情況中，前兩者均屬汽流影響造成的軸系失穩(wěn)，后者實質(zhì)是動靜碰磨。。因此，#2機(jī)組改變調(diào)門次序振動會短時間好轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，其實質(zhì)原因不是因為抑制了汽流激振，而是抑制了碰磨。
　　2 排除轉(zhuǎn)子熱變形等
　　關(guān)于#2機(jī)振動原因，還可以排除高中對輪緊力、標(biāo)高、對中存在缺陷；同時，也排除轉(zhuǎn)子原始質(zhì)量不平衡過大為主要原因。從機(jī)組調(diào)試階段初始幾次啟機(jī)情況看，過臨界的振動不大，況且已做了高速動平衡，原始質(zhì)量不平衡狀況良好。
　　3 對歷史數(shù)據(jù)的分析
　　從歷史數(shù)據(jù)反映，#2機(jī)自投運以來，振動狀況一起不穩(wěn)定，主要表現(xiàn)在#2、#3瓦，而且經(jīng)常在1000rpm暖機(jī)時就呈現(xiàn)增大。從#2機(jī)情況看，從新機(jī)調(diào)試起，汽輪機(jī)就存在動靜碰磨，經(jīng)過檢修，情況有所好轉(zhuǎn)，當(dāng)前開機(jī)過程已經(jīng)較順利，振幅的增加量小于以往幾次啟動，但負(fù)荷高時仍然不時發(fā)生碰磨。
　　4 關(guān)于汽缸位移問題的分析，測試表明各次振動增大的過程可以分為兩個階段，**階段振幅緩慢增加但各測點間隙電壓基本保持不變，持續(xù)約一小時進(jìn)入*二階段，各測點振幅明顯增大，同時#2瓦、#1瓦軸頸向上方偏南（右）移動。這說明振動增大在前，軸頸上抬在后。大軸振動發(fā)生前，有一段很長的初期形成階段，振動緩慢增加到一定程度，振幅開始明顯增長，如果是碰磨，則在軸頸位移**小時已經(jīng)開始發(fā)生。先位移后碰磨的推理似乎是不妥的。這樣，尋找為何軸頸位移原因的重要性就降為次要的，需要首先分析應(yīng)該是軸頸發(fā)生位移之前振動增大的原因。
　　5 摩擦振動的故障特征和機(jī)理
　　5.1 摩擦振動的特征
　　a.由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動信號的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時波形存在“削**”現(xiàn)象。
　　b.發(fā)生摩擦?xí)r，振動的幅值和相位都具有波動特性，波動持續(xù)時間可能比較長。摩擦嚴(yán)重時，幅值和相位不再波動，振幅會急劇增大。
　　c.降速過臨界時的振動一般較正常升速時大，停機(jī)后轉(zhuǎn)子靜止時，測量大軸的晃度比原始值明顯增加。
　　5.2 摩擦振動的機(jī)理
　　對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子來講，摩擦可以產(chǎn)生抖動、渦動等現(xiàn)象，但實際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。動靜摩擦?xí)r圓周上各點的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側(cè)溫度**輕摩擦側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，產(chǎn)生一個新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上引起振動。
　　6、主因確認(rèn)
　　# 2機(jī)振動與摩擦振動的特征和機(jī)理相同，確定摩擦為#2機(jī)組振動的主因。
　　制定對策及實施
　　對摩擦為#2機(jī)振動主要原因的可能性從檢修和運行角度做深入地討論分析；進(jìn)一步研究分析引起碰磨的原因；建議從以下幾點考慮：
　　高缸運行中位移的可能；
　　隔板變形或位移的可能；
　　通流間隙南側(cè)偏小的原因；
　　高外缸、內(nèi)缸滑銷系統(tǒng)定位不準(zhǔn)的可能性；
　　關(guān)于處理方法，可以不考慮安排實施提高軸系穩(wěn)定性的任何措施，如改瓦，調(diào)對中、標(biāo)高等；不考慮實施消除汽流激振的措施。消除碰磨的工作，主要限于高壓缸，如果從缸外部處理，通常是調(diào)整軸承標(biāo)高或抬高缸體，改變缸內(nèi)通流間隙，消除碰磨點。如果高缸還存在水平位移，則需要查找位移原因，有目標(biāo)地采取措施。如果認(rèn)定振動原因是碰磨而又無法肯定碰磨的原因，一個不得已而為之的辦法就是根據(jù)檢查的碰磨具體部位，放大動靜間隙。
　　總結(jié)
　　目前300MW及以上的機(jī)組大都裝設(shè)了軸系監(jiān)控裝置，對振動實施在線監(jiān)控，給振動監(jiān)測工作創(chuàng)造了良好的條件。因此，我廠應(yīng)明確規(guī)定測試振動的周期，給專業(yè)人員和運行現(xiàn)場配備較高精密度的振動表，并建立專業(yè)人員保存的和運行現(xiàn)場保存的振動測試登記簿，按規(guī)定周期測試并將測試結(jié)果記入登記簿。測試中發(fā)現(xiàn)振動比上次測試結(jié)果增大時，專業(yè)人員及時向**匯報，并分析振動增大原因，研究采取措施，必要時增加振動測試次數(shù)，以監(jiān)測是否繼續(xù)增大。運行中如發(fā)現(xiàn)機(jī)組振動異常時，應(yīng)立即使用現(xiàn)場保管的振動表進(jìn)行測試，如振動比上次測試結(jié)果增加了0.05mm時，應(yīng)立即打閘停機(jī)。如振動增加雖未達(dá)到0.05mm，但振動異常時聽到機(jī)組有響聲（如掉葉片等），或機(jī)內(nèi)聲音異常時，也應(yīng)停機(jī)進(jìn)行檢查。對一般的振動增大，也應(yīng)向部門匯報，以便組織分析原因，采取措施。
　　汽輪機(jī)異常振動時汽輪機(jī)運行過程中不可避免的故障，同時也是較為常見的故障。在進(jìn)行此類故障排除時，不能急于拆解機(jī)組，首先要根據(jù)故障特征進(jìn)行故障分析，確定故障點后查看機(jī)組維修記錄，確認(rèn)故障點零部件情況。如故障點零部件為剛剛檢修過并更換，因再次確認(rèn)故障點，確認(rèn)為改點后進(jìn)行拆解。一般來講短期內(nèi)進(jìn)過維護(hù)保養(yǎng)的部件出現(xiàn)故障的幾率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于維護(hù)時間長的部件。因此，在進(jìn)行汽輪機(jī)異常振動原因分析時要格外注意。許多情況時需要維修人員長期積累的經(jīng)驗來判斷的，加強(qiáng)企業(yè)汽輪機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)人員培訓(xùn)，提高維修人員素質(zhì)及專業(yè)技能時提高汽輪機(jī)故常排除效率的較佳途徑。
　　參考資料：
　?。?）西安熱工研究所，施維新，汽輪發(fā)電機(jī)組振動
　?。?）湖南電力試驗研究所，王詠梅，大型汽輪機(jī)摩擦振動的故障特征分析


河北國源電氣股份有限公司專注于汽輪機(jī)汽缸修復(fù),高壓緊固件,螺栓等

• 詞條

  詞條說明

• 汽輪發(fā)電機(jī)組振動原因分析

  摘 要：汽輪機(jī)組振動范圍的規(guī)定(單位：毫米)對設(shè)備的危害不大，因而是允許的。汽輪發(fā)電機(jī)組的振動是一個比較復(fù)雜的問題，我們只要能抓住矛盾的特殊性，即抓住振動時表現(xiàn)出來的不同特點，加以分析判斷，就有可能找出振動的內(nèi)在原因并予以解決。 關(guān)鍵詞：汽輪發(fā) 振動 振動是指一種周期性的往復(fù)運動，處在高速旋轉(zhuǎn)下的汽輪發(fā)電機(jī)組，在正常運行中總是存在著不同程度和方向的振動。對于振動，我們希望它愈小愈好。 這里所講的

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