高背压改造汽轮机组轴系振动异常事件的诊断及处理

高背压改造汽轮机组轴系振动异常事件的诊断及处理

刘欢

中国电建集团核电工程有限公司 山东  济南    250102

摘要：本文介绍了一次高背压改造汽轮机组的轴系振动异常事件的诊断和处理过程。首先通过振动分析确定了振动异常的类型和位置，然后采取了多种措施进行调整和改进，比如平衡轴调整、轴承装配、膨胀间隙不畅等。最终，在多次试验和调整后，该汽轮机组的振动水平得到了明显的改善和控制，实践证明关键在于仔细分析和综合研究，运用科学手段和技术手段进行诊断和处理，以达到优化和提升设备性能的效果。

关键词：双转子互换；振动；转子动平衡；节能

汽轮机组是目前工业生产中常用的一种动力设备，其主要作用是将能源转换为机械能。但是，在其长时间运行过程中，往往会出现一些振动、噪声等异常问题，严重影响设备的正常运行和寿命。因此，如何及时发现和解决这些问题是非常重要的。

一、双转子改造简介

双转子改造是指将低压缸双背压转子互换循环水供热技术，即纯凝转子与高背压转子互换，从而实现机组变工况运行的条件，提高汽轮机组的效率和性能。双转子改造的优点在于可以提高汽轮机组的热效率，增大电厂的最大供热能力，能够利用汽轮机低温乏汽供热，达到节能降耗的目的，使汽轮机的冷源损失降为零。使其在相同功率下减少耗能，从而提高整个生产线的能源利用率，同时还能够减少空气污染。双转子汽轮机组还具有结构简单、安全可靠性高、维护成本低等优点。

二、振动异常分析及诊断

高背压汽轮机组是船舶、发电厂等众多领域中广泛应用的一种设备。随着国家双碳目标的实施，越来越多的用户需要对汽轮机组进行改造，以满足其更高的需求。然而，在高背压汽轮机组改造的过程中，轴系振动异常现象时有发生，这就对汽轮机组的正常运行和设备的寿命造成了一定的影响。因此，在改造过程中，需要充分的考虑轴系振动异常的原因与诊断方法，并提出相应的解决方案，以确保设备的正常运行。

（一）轴系振动异常原因

近年来，发电厂常见的问题之一是高背压汽轮机组的振动异常，高背压汽轮机组是指压力比≥0.2Mpa的汽轮机组，其设计原则是经过充分考虑容许振动限制的。因此，该类汽轮机组的轴系振动异常可能源于以下几个方面。

首先，轴系动态不平衡是导致高背压汽轮机组振动异常的一个主要原因。由于轴系的零部件重量偏差、偏心度或成品加工误差等因素导致。这些不平衡因素会导致轴系振动幅度增加，并随着转速的增加而增加。为了解决该问题，可以对轴系进行动平衡校正，以减小不平衡因素的影响。其次，轴承故障也会导致高背压汽轮机组振动异常。这通常由于轴承的损坏、磨损、润滑不当或装配错误等因素导致。轴承故障会影响轴系的旋转平衡度，并导致振动频率的变化。为了解决该问题，可以定期检查和维护轴承，确保其运行正常。第三，轴系的弹性变形也可能是导致高背压汽轮机组振动异常的原因之一。该问题通常由于轴系的薄弱处、过度刚性或变形量偏差等因素导致。弹性变形会导致轴系的共振频率变化，并引起振动幅度的变化。为了减小轴系的弹性变形，可以增加轴系的刚性和强度，或者对轴系进行加筋处理。除此之外，高背压汽轮机组振动异常的原因还包括低压缸排汽变工况运行、抽汽参数变化等问题。低压缸排汽变工况运行会导致膨胀量增加，使低压缸刚性发生变化，从而导致振动幅度增加；对于该问题，可以重新加固低压外缸内部支撑或检查滑销系统膨胀受阻情况，并确保其刚度稳定性和膨胀量的变化。机组抽汽参数变化也会影响高背压汽轮机组的振动异常，从而导致汽轮机温差数值变化；因此，机组启停机过程中运行人员应加强分散控制系统的监视，应及时调整机组运行工况得到有效控制。

（二）轴系振动异常诊断方法

随着电力工业的不断发展，汽轮机组的应用越来越广泛，而高背压汽轮机组的应用更是日益增多。然而，由于高背压汽轮机组的特殊性，可能会在使用过程中出现一些振动异常，这对汽轮机组的正常运行和使用安全都会产生很大的影响。因此，对于高背压汽轮机组的轴系振动异常的诊断和分析就显得尤为重要。轴系振动是汽轮机组常见的异常之一，它的产生原因可能有轴承损坏、轴承磨损、转子质量不平衡、动静间隙分配不合理、荷载分配不均匀等多种因素。如果这些异常情况不能及时诊断和处理，就可能给汽轮机组带来严重的危害。因此，对于高背压汽轮机组的轴系振动异常的诊断方法，需要从以下几个方面进行说明：

首先，需要全面检查汽轮机组的轴承部位，以确定是否存在轴承损坏或磨损现象。特别是对于高背压汽轮机组来说，由于其轴承部位承受的压力和温度都比较高，因此轴承的寿命相对较短。如果轴承没有及时更换，就可能会导致轴系振动的产生。其次，需要检测汽轮机组的旋转部件是否存在不平衡质量。不平衡质量通常是由于旋转部件重量分布不均匀而引起的。如果不平衡质量比较大，就会产生较明显的振动。因此，可以采用动平衡技术来对汽轮机组进行校正，并减小不平衡质量带来的影响。第三，动静间隙分配不合理或荷载分配不均匀的问题，应利用机组大修机会严格把控施工单位装配工艺质量，确保检修汽封间隙、轴系中心、扬度符合图纸技术要求，消除装配工艺质量带来的影响。最后，需要结合汽轮机组的运行数据，对汽轮机组的工作状态进行分析和评估。通过监测汽轮机组的转速、震动、轴承温度等运行数据，可以及时发现轴系振动异常，并对其进行分析。如果发现轴系振动存在某些特殊模态，例如固有频率等，就需要针对这些特殊情况进行处理。

综上所述，对于高背压改造汽轮机组轴系振动异常诊断方法，需要从检查轴承部位、检测质量不平衡、装配工艺质量不合格以及结合运行数据进行综合分析等方面来进行。只有针对不同情况采取相应的措施，才能最大限度地提高汽轮机组的安全性和稳定性。

三、振动异常处理

1. 设备检测：对更改设备的质量进行检测和监测，如果设备质量不达标，则需要及时修复或更换。

2. 设计评估：在设计方案中要对每个零部件的合理性进行评估，对机组运行参数的零部件材质进行分析，并保证部件与部件之间的兼容性，减小装配过程中的误差。

3. 安装调试：在安装时要注意每个零部件的位置、编号、轴系中心等数据，调整轴承预紧力，排除干涉等问题，避免因安装不当导致的轴系振动异常。

4. 环境控制：保证工作环境的良好，定期检测空气中含氢量、油管道清洁度、孔洞封堵等，并保证环境温度、湿度等参数符合要求。

综上所述，高背压改造汽轮机组轴系振动异常处理方法，需要对问题进行细致分析，采用合适的措施解决问题。在使用过程中，需要以设备检测为基础，加强对工作环境的控制，提高对设计、安装、调试等各方面的重视。这样才能够提高机组的稳定性和寿命，为企业的发展提供保障。

结束语：

综上所述，在高背压改造汽轮机组轴系振动异常事件的诊断及处理过程中，要采取综合性的分析方法，通过仪器数据的分析以及现场实际情况的观测，综合运用现代科技手段，如数据分析和监测设备等，进行全方位、精准的诊断。同时，我们也需要密切关注现场实际情况，善于倾听工程师的声音，并根据其经验和意见进行调整和决策。此外，在处理过程中，我们需要以客观、理性、严谨的态度出发，不能盲目猜测，更不能草率下结论，以免引发更严重的后果。最后，在这次事件处理结束后，我们需要总结经验，对相关工作进行反思和改进。只有不断总结经验、完善措施，才能减少类似事件再次发生的可能性，提升汽轮机组运行的稳定性和安全性。

参考文献：

[1]赵英英,党丽丽,薛海亮.某200 MW超高压汽轮机组供热改造[J].电站系统工程,2020,193(1):57-58.

[2]施维新.汽轮发电机组振动及事故[M].北京：中国电力出版社，2008.

[3]寇胜利.汽轮发电机组的振动[M].北京：中国电力出版社，2007.