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2026-02-02
影響汽輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的因素有很多，一旦電廠汽輪機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，將會(huì)直接影響發(fā)電系統(tǒng)的正常工作。汽輪機(jī)組的振動(dòng)是機(jī)組運(yùn)行必須要監(jiān)測的一個(gè)非常重要的參數(shù)，因?yàn)楫?dāng)機(jī)組振動(dòng)超過規(guī)定的范圍時(shí)，將會(huì)引起設(shè)備的損壞，甚至造成嚴(yán)重后果：使轉(zhuǎn)動(dòng)部件損壞。當(dāng)機(jī)組振動(dòng)過大時(shí)，會(huì)使葉片、圍帶、葉輪等各部件的應(yīng)力增加，從而產(chǎn)生很大的交變應(yīng)力，導(dǎo)致疲勞而損壞；使機(jī)組動(dòng)、靜部分發(fā)生磨損；使各鏈接部件松動(dòng)；直接造成運(yùn)行事故。當(dāng)機(jī)組振動(dòng)過大，同時(shí)又發(fā)生在高壓缸端側(cè)時(shí)，有可能危及保安器誤動(dòng)作而發(fā)生停機(jī)事故。
常見汽輪機(jī)振動(dòng)故障類型：
1. 軸承的軸向振動(dòng)
引起軸承軸向振動(dòng)過大的原因有如下幾點(diǎn)：
彎曲的轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸頸產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，軸頸在軸瓦內(nèi)的油膜承力中心沿軸向隨轉(zhuǎn)速發(fā)生周期性變化，從而引起軸承座的軸向振動(dòng)。
軸瓦受力中心跟軸承座幾何中心不重合。
軸承座不穩(wěn)固。
撓曲的轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)，將力圖使軸瓦及軸承座作相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)，但軸承無法追隨軸頸的偏轉(zhuǎn)只能形成軸向振動(dòng)。軸向振動(dòng)的幅值同轉(zhuǎn)子的撓曲程度成正比，而各軸承振動(dòng)的相位則取決于轉(zhuǎn)子撓曲彈性線的形狀。在一階臨界轉(zhuǎn)速附近轉(zhuǎn)子2個(gè)軸承的軸向振動(dòng)相位相反。而在二階臨界轉(zhuǎn)速附近轉(zhuǎn)子2個(gè)軸承的軸向振動(dòng)相位則相同。
2. 汽流激振
一般情況下，汽輪機(jī)組中的高中壓轉(zhuǎn)子是發(fā)生汽流激振的主要部件。其原因是汽輪機(jī)內(nèi)流中的蒸汽會(huì)發(fā)生一定程度的膨脹，這樣一來，一方面會(huì)使高中壓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生切向力轉(zhuǎn)矩，另一方面還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)從高壓端到低壓端的軸向力，在這2種外力作用下，高中壓轉(zhuǎn)子的葉片會(huì)在不均勻汽流的沖擊作用下使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生汽流激振這一故障。
3. 轉(zhuǎn)子熱彎曲
所謂的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子就是指汽輪機(jī)組中能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的部分，同時(shí)轉(zhuǎn)子承擔(dān)著汽輪機(jī)能量轉(zhuǎn)化的重要任務(wù)，而轉(zhuǎn)子熱彎曲故障的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子本身工作溫度以及蒸汽的參數(shù)設(shè)定值有一定的關(guān)系。目前，轉(zhuǎn)子熱彎曲故障多在汽輪機(jī)組冷態(tài)起機(jī)定速帶負(fù)荷運(yùn)行中發(fā)生，這是因?yàn)樵谶@種工作條件下，轉(zhuǎn)子工作溫度較高，同時(shí)葉片、葉輪和主軸在高速旋轉(zhuǎn)下，會(huì)受到較大的離心應(yīng)力，進(jìn)而容易發(fā)生彎曲形變，如果轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲故障后仍不采取措施，那么還將會(huì)導(dǎo)致摩擦振動(dòng)等其他故障的產(chǎn)生，影響電廠發(fā)電機(jī)組運(yùn)行安全。
4. 摩擦振動(dòng)
在長時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分如葉柵、葉輪主軸等，會(huì)在外力和高溫條件等作用下產(chǎn)生一定的熱彎曲故障，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部分原來的穩(wěn)定狀態(tài)造成一定的破壞，最終產(chǎn)生摩擦振動(dòng)故障。在這種情況下，汽輪機(jī)振動(dòng)信號(hào)仍保持在工頻狀態(tài)，但是在轉(zhuǎn)子以及其他因素的作用下會(huì)經(jīng)常發(fā)生分頻、倍頻以及高頻分量的現(xiàn)象，甚至有時(shí)還會(huì)有波形削頂這一異?，F(xiàn)象的發(fā)生。另外，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在產(chǎn)生摩擦振動(dòng)故障情況下，其振動(dòng)頻率和幅值存在波動(dòng)的基本特征，一旦這種故障存在時(shí)間過長，將會(huì)導(dǎo)致渦動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。
汽輪機(jī)振動(dòng)故障排查方法
1. 修改軸承蓋振動(dòng)保護(hù)動(dòng)作邏輯分析
一般汽輪機(jī)組都設(shè)有軸承蓋振動(dòng)檢測信號(hào)，信號(hào)經(jīng)TSI檢測柜，按“或”邏輯執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，只要有一個(gè)信號(hào)越限，即發(fā)生停機(jī)動(dòng)作。這樣，在運(yùn)行中極易發(fā)生由于單一信號(hào)誤動(dòng)造成機(jī)組停運(yùn)的事故，給電廠的安全和經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。為避免此類事故的發(fā)生，需將原邏輯關(guān)系改進(jìn)，提高機(jī)組蓋振動(dòng)保護(hù)的安全可靠性。
2. 保護(hù)回路校驗(yàn)分析
探頭校驗(yàn)完畢后，回裝時(shí)要注意安裝牢固，接線端子處用膠帶纏緊，做好絕緣措施，防止接點(diǎn)處粘連出現(xiàn)短路現(xiàn)象；并要對(duì)信號(hào)電纜進(jìn)行絕緣測試，保證信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，對(duì)TSI柜內(nèi)接線進(jìn)行規(guī)整。
3. 油膜振蕩排查措施分析
通過以上對(duì)油膜振蕩發(fā)生原理分析可知，如何提高軸承和轉(zhuǎn)子工作穩(wěn)定性和安全性是故障處理的關(guān)鍵，而為了達(dá)到這一目的必須要減小二者相互之間的摩擦作用，這可以通過使用壓力和濕度都是以潤滑油來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)減少潤滑動(dòng)力的粘度值，以避免油膜承載力過大。在故障處理過程中切不可使?jié)櫥偷恼扯冗^大，以免影響油分布的均勻性，導(dǎo)致相互之間的摩擦力增加。另外，油膜振蕩故障還可以用減小軸瓦頂部間隙、增加上軸瓦軸承合金寬度、縮減軸頸和軸瓦接觸角等多種方式來進(jìn)行解決。
4. 汽流激振排查措施分析
通過對(duì)氣流激振故障產(chǎn)生原理分析可知，在進(jìn)行該故障排查解決的過程中，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定平衡狀態(tài)進(jìn)行檢查分析，查看轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心是否和旋轉(zhuǎn)中心處于相同的運(yùn)行狀態(tài)。另外，電廠技術(shù)人員在平常檢查過程中應(yīng)當(dāng)對(duì)汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子的振動(dòng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，并與機(jī)組滿負(fù)荷狀態(tài)下的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，制定轉(zhuǎn)子的振動(dòng)曲線圖，通過對(duì)曲線的觀察和分析，判定轉(zhuǎn)子運(yùn)行的狀態(tài)。
5. 轉(zhuǎn)子熱彎曲故障排查措施
由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子工作區(qū)域在蒸汽區(qū)，因此熱彎曲故障的發(fā)生較為常見，因此設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)使用耐腐蝕性強(qiáng)、耐高溫的材料作為機(jī)組轉(zhuǎn)子的制作材料。另外，如果汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生了熱彎曲故障，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)立即將故障轉(zhuǎn)子取下進(jìn)行更換，以徹底解決機(jī)組振動(dòng)故障問題。
6. 摩擦振動(dòng)故障排查措施分析
通常情況下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行的環(huán)境比較復(fù)雜，它在運(yùn)行過程中不僅會(huì)受到高速旋轉(zhuǎn)和氣流沖擊作用力，同時(shí)高溫、潮濕以及高壓的工作環(huán)境會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子造成一定的破壞，影響機(jī)組轉(zhuǎn)子的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，火電廠應(yīng)當(dāng)對(duì)轉(zhuǎn)子日常的保養(yǎng)和檢查工作給予高度的重視，一旦檢查過程中發(fā)現(xiàn)故障，維修技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)立即采取解決措施，對(duì)產(chǎn)生摩擦振動(dòng)的部件進(jìn)行必要維修，而如果機(jī)組部件維修價(jià)值不高應(yīng)當(dāng)進(jìn)行更換，以消除摩擦振動(dòng)對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行造成的不利影響。
綜上所述，汽輪機(jī)作為熱電廠發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的影響作用。但是汽輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性會(huì)受到諸多因素的影響，尤其是振動(dòng)故障問題的發(fā)生將會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，因此，電廠應(yīng)當(dāng)對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)故障排查工作的進(jìn)行給予高度的重視，特別是對(duì)一些常見的振動(dòng)故障應(yīng)當(dāng)進(jìn)行詳細(xì)分析，并制定相應(yīng)的解決措施，為電廠發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障。
（來源：火電技術(shù)）
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