火电厂汽轮机异常振动的原因及改善措施探讨

火电厂汽轮机异常振动的原因及改善措施探讨

宋亮福

华能大庆热电有限公司 黑龙江大庆 163000    

摘要：汽轮机是火力发电厂的主要设备之一，加强单位设备管理对保证火力发电厂的生产效率有积极的帮助。树立预防为主的理念，在监测单位设备运行状态的基础上，及时发现异常振动，进一步调查振动发生的位置、引起振动的原因，完成故障诊断后立即开展维修，才能最大限度地减少异常振动对单位运行的不利影响。转子是汽轮机的关键部件，如果转子和精子发生碰撞、转子错误或质量不平衡等问题，就会引起汽轮机的异常振动。因此，在对汽轮机进行日常检修时，如果发现异常振动，应着重分析转子部分，诊断故障原因，然后采取有效措施加以解决。

关键词：火电厂；汽轮机；异常振动；原因；改善措施

引言

能源系统是支撑国家经济发展的主要能源之一，中国经济的持续快速发展要求能源系统的稳定运行，保证城市经济的发展和住宅楼宇电力供应的稳定，加强汽轮发电机组的日常维护和保养，确保城市供电成为技术部门的重要任务。 电厂的维护。本文分析了火力发电厂汽轮机异常振动的原因及改善措施，提高了机组运行的安全性。

1火电厂汽轮机异常振动的原因

1.1转子质量不平衡

转子的横截面是标准圆形，在正常旋转时，质心和中心在同一个点上，确保转子的旋转顺畅。相反，如果质心不再与中心是同一个点，则转子旋转时产生的离心力会显示出周期性的大小变化，从而产生周期性的振动。

1.2转子裂痕

转子出现裂纹的原因如下。首先是热应力。在涡轮机运行期间，负载增加过快，转子经常在高温和低温之间切换。温度的快速和重复变化导致金属材料过快疲劳，并且随着持续的热膨胀和冷轴而出现裂纹。二是压力集中。转子在加工、制造或安装过程中随机运行，导致转子应力局部集中，电压达到一定值时发生裂纹。三是转子腐蚀。蒸汽中存在污染物，在高温高压环境中，这些污染物与转子高速碰撞，磨损，或者污染物本身变成酸性并腐蚀转子。根据裂纹的形态，可分为纵向裂纹和螺旋裂纹。

1.3汽轮机高压转子永久弯曲的原因

(1)在第一次冷态启动旋转、定速和降速过程中，各参数正常，懒惰行走时间正常，转子平衡符合要求。(2)汽轮机转子的铸造应力未解，并网运行转子充分受热膨胀后，发生临时热弯曲，在机械并网运行时，由于单位转速高于转子第一临界速度，大轴向热弯曲方向和转子不平衡离心力方向相反，两者相互抵消，静态磨损相对较轻。(3)平行皮带负载运行解除后，降速过程中出现振动异常，对高压转子枢轴轨迹图进行了调查，结果表明，气体解体前枢轴轨迹出现不规则现象，转子充分受热膨胀后发生了临时热弯曲。高压转子内切筒气筒及高压内切筒气杆磨损严重，可以确认该位置发生剧烈的动静，降速阶段的振动快速上升发生在临界转速区域，由于共振影响振动发散，静态磨损强度增大，转子局部温度过热。(4)停机时，装置速度下降到临界速度区域后，由于转速低于主要临界速度，大轴的弯曲方向与转子的不平衡离心力方向基本一致，这两者重叠时会出现进一步磨损、越弯越磨损的情况，同时发生恶性循环，同时由于轴封蒸汽温度低，转子局部冷却，导致转子热弯曲增加。(5)停机冷却过程中，转子静摩擦部分受到周围低温金属的影响，温度迅速下降，温度均匀时，周围金属的压缩应力会转化为残余拉应力，导致大轴永久弯曲，因此大轴偏心值有时会先降到原来的值，然后反弹。调查结果显示，气体解体后，轴封外蒸汽源温度低，与缸温有100℃偏差，不符合制造商要求，导致汽轮机转速下降过程中汽轮机转子冷却。

2火电厂汽轮机异常振动的诊断及改善措施

2.1动静碰摩的特征表现与诊断方法

了解动态摩擦的典型特性有助于机械师首先确定缺陷的性质。转子与精子摩擦时，基本上有以下几个特点。一是异常振荡具有明显的周期性。这是通过在转子运行期间与精子的周期性碰撞来确定的。其次，摩擦点局部升温现象明显。当转子撞击并摩擦精液时，由于高速和缺乏润滑油保护，干摩擦会在碰撞部位产生大量热量，因此精子碰撞点的温度应明显高于其他位置。根据上述特点，在初步确定政治对手面临摩擦后，应使用该工具进行进一步诊断。一般来说，利用电涡流传感器检测汽轮机是模型的幅值、频率等参数的转子，与正常工作条件下的参数相比，当参数明显异常时，可以确定故障的类型。

2.2消除油膜失稳的方法

消除油膜不稳定性障碍一般可以从减少外部扰动、提高轴承稳定性两个方面入手。(1)减少外部干扰。气体上升期间，如果有外部扰动，转子可能会提前不稳定。也就是说，转子可以在达到不稳定的转速之前开始涡流。对于旋转机械，大轴晃动、轴端瓢偏置、轴振动、轴颈椭圆、轴弯曲等都是重要的外部扰动因素，会引起轴的资格振动，因此应尽量减少这些因素的影响。（2）提高轴承稳定性。主要是通过采取各种措施，来增大轴颈相对于轴承中心的偏心率，运转时的轴颈偏心率越大，轴承的稳定性就越好。这些措施包括：①采用稳定性更好的轴承；②减小轴承顶隙、增大轴承侧隙，提高轴承预负荷，减小顶隙可以通过修刮轴承中分面来实现，增大侧隙可以采用修刮进、出口油囊的方法；③减小轴承宽径比，增大轴承比压；④取消上半轴瓦的环向油槽；⑤提高润滑油供油温度或更换黏度较低的润滑油。

2.3减小轴承顶隙

可倾瓦轴承包含有多个瓦块，每个瓦块都可以绕其支点摆动，机组运行时，每个瓦块都能根据轴颈的运动状态而自由调整位置，形成最合适的油楔，以适应转速、机组负荷等的变化。 稳定运行时，瓦轴承中与各机的油膜力通过轴颈中心，因此不会发生切向不稳定力，是目前公认的稳定性最好的轴承。稳定性最好并不意味着不稳定。其稳定性与轴承安装状态、轴承间隙大小等有很大关系。轴承顶部间隙大、载荷轻时，瓦轴承的油膜阻尼小，抵抗外部扰动的能力弱，容易引起不稳定。相反，瓦轴承顶部间隙小，与瓦的油膜力大，转子对静平衡位置的偏移小，转子-轴承系统稳定性好。因此，研磨轴承中间面，减少单位轴承的顶部间隙，提高稳定性。

2.4汽轮机高压转子永久弯曲的预防措施

1)缸温度增加对轴封蒸汽源的逻辑判断，当装置工作气缸温度超过360时，轴封蒸汽源会自动切换为主蒸汽供应蒸汽源，使蒸汽源温度满足气缸温度要求，加强工作监控。(2)新单位在第一次并网后要解热汽轮机汽门严密性和超速试验，因此在并网取暖器过程中，不要将主蒸汽和再加热蒸汽温度控制得太高，适当增加取暖器时间，在转子运行条件下充分释放残余应力。(3)机构再次进行网状皮带负荷后，为了慢慢充分释放转子的残余应力，慢慢提高蒸汽温度和单位负荷，直到达到额定蒸汽温度为止。(4)密切监测温升负荷中汽轮机振动变化，发现振动异常情况，保持当前单位负荷和温度稳定，振动异常消除，参数稳定后，可以继续上升。

结语

振动故障是火力发电厂汽轮机日常运行中最常见的失效形式之一，不仅影响汽轮机的性能和效率，还会导致汽轮机转子停机或损坏，造成严重的经济损失。因此，设备维修人员应熟悉汽轮机振动故障的常见原因，熟悉诊断方法，并在诊断故障后及时采取维修措施，以保证汽轮机的稳定运行，保持火电厂的生产效率。

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