火电厂350MW超临界机组振动故障的处理方法分析

火电厂350MW超临界机组振动故障的处理方法分析

赵晓东

晋能控股电力集团朔州热点有限公司  山西朔州  036000

摘要：现代化火电厂生产运行中，对小间隙汽封的350MW汽轮发电机进行了广泛应用，但是在运行过程中，容易受到各种因素影响，导致机组出现振动故障，危害整体机组的安全可靠性运行。本文主要对350MW超临界机组振动故障以及处理方法进行分析，旨在进一步促进350MW超临界机组的稳定性运行，强化火电产运行效率。

关键词：火电厂 350MW 超临界机组 振动故障 处理方法

在火电厂运行中，汽轮机是重要的发电设备。其中350MW超临界机组是当前应用最为广泛的机组设备，这是一种型超临界、中间再热、单轴、双缸双排汽、间接空冷、采暖供热抽汽式汽轮发电机组，而且在具体运行中使用了新型小间隙汽封的高中压转子，可以提高整体机组的运行效率，减少运行中的能源消耗。但是在具体运行中，容易受到各种因素的影响出现振动问题，危害机组稳定性运行。因此，需要对汽轮机组的异常振动问题进行综合性分析，提出可行性的处理方法，保障机组的安全可靠性运行。

一、综合概述

在火电厂生产运行中，汽轮机组发挥着重要的作用，是发电机组的关键性部分，也是实现发电的重要构件。在火电厂运行中，汽轮机组需要长时间运行，导致关键构件容易出现磨损情况，严重时还很可能引起汽轮机组故障问题，影响整体机组的安全可靠性运行，危害火电厂的正常生长发电。其中汽轮机组的异常振动是常见故障之一，而且故障较为复杂，影响因素较多，需要对具体的原因进行全面分析和明确，以便采取针对性、可行性的措施进行处理，保障发电机组的安全可靠性运行生产，推动火电厂的高质量供电。其中汽轮机组振动故障的危害性较大：汽轮机是一种热能动力机械，电厂效益与发电机组的热经济效益息息相关，前者会随着后者的升高而升高[1]。所以，需要加大研究力度，提高汽轮机自的热经济性。而汽轮机热经济性与汽封间隙息息相关，后者越小，前者越高。而汽封间隙大小与机组振动情况息息相关，一旦振动过大，汽封间隙也越大，致使机组资金热经济系性降低；汽轮机组振动问题也会导致机组动静部分、支撑部件受到破坏，机组包含端部轴封、隔板汽封、叶片、围带、叶轮、轴瓦等构成，当出现较为剧烈的震动情况下，部分构件会受到严重损坏，甚至直接碎裂，引起停机问题；还会导致各个连接部件出现松动问题，当机组震动过大时，会导致各个连接部位的构件出现共振现象，如轴承、轴承座、主油泵等，致使法兰连接螺栓震动，地脚螺栓断裂，引起严重事故问题；也有可能引起设备故障问题，如机组以便难以正常工作，出现误动作等问题，甚至引起停机现象。此外，发电机铁芯会出现绝缘破坏问题，致使铁芯温度过高甚至烧毁问题。

二、汽轮机异常振动原因

（一）油膜振荡

当油膜上汽轮机转子旋转速度超过规定限值，那么转子原来的平衡性和稳定性会遭到破坏，转子旋转情况与轴线、平衡点涡动等情况密切相关，当转子平衡性被破坏后，会引起油膜振荡问题，知识汽轮机组异常振动问题。轴线涡动频率是转子转速的50%，一旦轴线涡动频率超过限定速度，超过或者与转子转速持平，会提高涡动效果，引起剧烈振动现象[2]。

（二）气流激振

这是汽轮机异常振动问题的常见原因，出现这种现象的因素有：汽轮机组承受超过特定值的负荷，导致汽轮机轴出现距离振动问题；气流激振形成的震动频率与高压下转子的震动频率相同；高压转子末级时间过长，气体在叶面末端出现紊乱等问题。

（三）转子热变形

引起转子热变形问题的因素有转子自身热应力、运行中气缸进水、进冷空气及动静摩擦、中心孔进油、发电机转子冷却不均匀等。在机组进入带负荷环节后，转子温度会越来越高，在材质内应力作用下，产生大量的热量，引起转子变形，并加大汽轮机异常振动力度[3]。

（四）摩擦振动

在汽轮机运行过程中，其部分构件由于长时间运转容易引起异常振动问题，如叶栅、叶轮、主轴、联轴器等会在外力作用、高温条件性出现热弯曲现象，对构件的原始平衡状态造成影响，进而引起异常振动问题，在此情况下汽轮机振动性信号以工频为主频，但是转子在冲击力以及非线性因素干扰下，导致其往往会发生分频、倍频、高频分量等问题，严重情况下还会出现波形的削顶现象。一旦汽轮机转子出现摩擦振动问题，其频率与幅值会出现波动特点，甚至在长时间影响下还会引起涡动问题。

三、汽轮机异常振动处理方法

（一）转子受热弯曲处理措施

在汽轮机组运行过程中，由于长时间工作引起转子温度升高，出现弯曲现象，导致汽轮机难以正常工作。基于此，需要对转子进行直轴修复，避免汽轮机出现振动故障，确保其稳定运行。因此，需要对汽轮机设备进行规范性安装，同时提高安装人员的综合素养和实践经验，以便包装设备的安全稳定运行，推动火电厂的高效供电[4]。一旦出现故障问题，需要详细检查故障位置，并分析其原因，制定可行性、针对性的处理方法，注重日常维修保养工作，做好设备检修记录，总结工作经验，对设备故障进行有效性预防和控制。

（二）气流激振处理措施

一旦汽轮机组出现气流激振故障问题，难以立即解决，需要对气流激振现象进行一定时期的观察，以便对其具体数据进行详细记录，形成图表形式，通过图表观察和分析，总结内在规律，才能找出针对性的处理方法。

（三）油膜震荡处理措施

在出现油膜震荡问题时，需要采取多样化的方式进行有效性处理和控制。可以增加轴瓦比压，以便对油膜振动进行有效性控制。要对轴瓦顶部间隙进行缩小处理，同时拓宽上轴瓦轴承合金宽度，这样可以控制振动频率，以便对油膜震荡问题进行有效性处理[5]。要对轴瓦以及轴颈间的接触角进行控制，以便降低振动现象。要对润滑油型号进行合理选择，一般选择具有较小粘度的润滑油，以便实现轴单一受力，防止形成复合力引起轴重心变化，通过这种方式可以降低振动问题；要对平衡力原理进行有效性应用，以便对设备运行中的不平衡力进行控制，从而控制油膜振动现象出现几率。

（四）传感器的有效应用

要对现代化技术手段进行灵活性应用，引入自动化报警系统和保护控制系统，以便对汽轮机运行情况进行全过程监控，一旦发现异常振动情况就会自动发挥报警信号，并采取自动保护机制，确保汽轮机的安全稳定性运行[6]。在机制中安装振动保护装置，一旦出现振动超过极限值的情况，就会发出脉冲信号，以便驱动保护电路，对主汽门进行自动关闭，紧急制停，同时向工作人员发出信号，促进机组的安全性和稳定性。其中，图1 为一种电涡流传感器，可以对汽轮机轴向振动进行非接触测量。

图1 电涡流传感器安装方法

（五）注意事项

在汽轮机运行过程中常常会发生异常振动问题，因此需要全面分析该故障并对其进行科学排除，同时需要查看维修记录，对各个零部件的运行情况进行详细检查，及时发现老化、破损零件并对其进行更换[7]。要对故障位置进行明确，并要求专业人员进行拆机操作，以便保障机组安全性。同时需要对故障排查经验进行总结，以便为后续工作开展提供参考。

结语

综上所述，在火电厂运行中，汽轮机组发挥着重要作用，需要对超临界机组振动问题进行综合性分析，并提出针对性的解决方法，确保汽轮机组的安全可靠性运行，推动火电厂的高质量供电。在具体运用中，需要加大转子刚度，增加系统阻尼，减少蒸汽激振力，同时需要优化设计，确保超临界机组轴系的稳定性计算，增加振动稳定性，还要注重对机组进行规范性安装，保障轴系扬度、轴瓦金立、轴承荷载的稳定性，同时需要对高压转子围带汽封、隔板汽封的动静间隙进行合理控制，避免两侧间隙偏差过大；要对机组运行模式进行优化与调整，对高压调节阀门开启顺序进行调整，以便控制振动幅值，同时需要对润滑油的温度进行调整，确保安全可靠性运行。由此可见，在火电长超临界机组运行中要对异常振动问题进行综合性分析，提出可行性处理措施，保障其可靠性运行。

参考文献

[1]闫旭.超临界机组小汽轮机振动分析与处理[J].电力安全技术,2021,23(11):64-66.

[2]刘玉波.350MW超临界机组轴系振动故障诊断及处理[J].电站系统工程,2019,35(06):47-49.

[3]李立波,康剑南,王凤良.某350MW超临界机组振动故障诊断及处理[J].热力透平,2019,48(01):70-73.

[4]何斌,袁永强,郭勇,张泽滨.超超临界百万机组不稳定振动故障分析与处理[J].东方汽轮机,2018(01):80-84.

[5]张文涛.超超临界机组轴系振动故障诊断及一次加准法的应用[J].电站系统工程,2017,33(06):67-68+71.

[6]姚建村,芦金文.超超临界百万机组不稳定振动故障分析与处理[J].汽轮机技术,2016,58(05):396-398+324.

[7]吴春梅.超超临界机组汽轮机轴承振动大故障原因分析及治理[J].电力与能源,2015,36(03):391-397.