汽轮机运行振动原因分析及对策研究
王志富
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王志富,. 汽轮机运行振动原因分析及对策研究[J]. 动力技术研究,2022.5. DOI:10.12721/ccn.2022.159164.
摘要:
汽轮机是火电机组中非常重要的设备,对整个发电系统起着至关重要的作用。汽轮机振动指标也是影响机组稳定运行的关键,如运行中异常振动且频繁出现,就需要全面分析异常振动原因,并采取针对性的治理措施,确保稳定运行。基于此,本文分析了汽轮机异常振动的危害,并分析振动产生的原因,探究相应的对策,确保汽轮机可以安全平稳运行。
关键词: 汽轮机振动原因对策
DOI:10.12721/ccn.2022.159164
基金资助:

在汽轮机工作时,要想查明其是否出现振动异常,就要对很多方面进行盘查,如进气参数、油质的差异和油温等。这些细节检查起来也是非常复杂,检修人员必须要对各种故障的原因及其振动声音有清晰的了解,以此来辨别到底是出现了什么故障,然后针对故障出现的

原因进行补救和抢修,这样的检修效率就会大大提高。一般的检修都是由振动频率、振动相位、振动稳定性和相邻轴承相位这四个方面下手,循序渐进,找到问题所在。

一、汽轮机运行振动的危害

若汽轮机在日常运行过程中出现了异常振动问题,不仅会给整个生产系统带来巨大的安全隐患,同时也有可能迫使整条生产线停产,从而影响企业的工作进度,会带来不可预计的经济损失。例如,汽轮机的异常振动会导致轴封磨损,破坏密封作用,使水分混入到轴系润滑油中。一旦油膜被破坏,就会融化轴瓦乌金,加大漏气损失,会影响到整个汽轮机组的经济性能。汽轮机的异常振动会导致隔板汽封磨损,增大级间漏汽,同时加大转子的轴向力,继而引发推力瓦乌金发生熔化。汽轮机的异常振动会导致滑销系统出现严重磨损问题,进而影响整个汽轮机组正常的热膨胀,会引发更为严重的运行故障。汽轮机的异常振动会导致发电机的励磁机部件出现松动、损坏等问题,会威胁到整个汽轮机组的安全稳定运行。汽轮机的振动问题本身就是一个相对复杂的情况,要想切实有效解决异常振动问题,就必须要认清汽轮机异常振动带来的危害以及引发汽轮机异常振动的实际原因和表现形式,并进行深入研究和总结,以保证汽轮机的运行安全。

二、汽轮机运行振动产生的原因

1、油膜失稳

汽轮机油膜失稳形式包含两种:油膜振荡与半速涡动。其中,半速涡动多发生在转速低于第一临界速度期间,随着转速的不断提升,在某一低速阶段开始,该振动会不断升高,有时随着转子速度的增加,这一情况也会逐渐消失。随着转子转速的不断变化,涡动频率也将不断变化,但转度半频关系一直不变,识别半速涡动法多使用级联图,级联图中,半频振锋频率点体现为斜率为2的直线。此外,波形图中和轴心轨迹中也经常可以看到低频特征。

2、转子质量不平衡

机组运行中叶片的脱落与磨损、腐蚀等现象使得转子的质量不均匀,这种不均匀会使得转子受到离心力的冲击发生振动;转子发生弯曲也会引起振动,主要是由于转子弯曲后引起

了汽轮机内部组件的摩擦,该种振动与转子质量不均匀受到离心力冲击之后所引起的振动相类似,但是也有不同,这种振动最典型的表现是轴向振动,当转子的转动速度超出了临界的转速时,转子的轴向振动效果更为明显;汽轮机转子油膜不稳定或者是受到其他外力作用遭到破坏等,也会引起振动,主要是油膜在遭到破坏以后,使得轴瓦乌金烧毁形成轴颈的弯曲;汽轮机内部各组件之间发生摩擦会引起振动,主要是动叶片与静叶片之间的摩擦、通流部分间隙与安装的处理不当等的摩擦引起的振动;水冲击也会引起振动,这种冲击会造成转子轴向推力与扭力之间的不平衡,产生剧烈振动。

3、转子中心孔进油

如果转子大轴端部堵头没有被拧紧,那么在汽轮机运转之后,润滑液可能会因为中心孔压差而渗入孔中,同样,如果在工作完成后没有将中心孔的油进行仔细清理,也可能会让转子中心孔进油,进而产生振动。在中心孔内,液体具有豁性剪切力,会让作用在液体上的离心力产生超前角,离心力会分解出切向力,方向和涡动方向相同,在转子地临界转速低于转速时,涡动力可能会让次同步失稳现象产生,进而使得振动产生并加大。

三、汽轮机振动故障解决对策

1、检查刚度

工程师可以收集和整理汽轮机资料,并与标准资料进行比较,另外,负荷试验和加载单元是保证设备配置的必要条件,必须提高设备正常运行的可能性,消除振动有关的缺陷。新安装的设备必须在没有负载和负载情况下使用。以正常方式生产和加工设备,填料函密封系统、密封系统和试验结果均符合标准。

2、重视汽轮机的安装与检修

汽轮机在安装、检修过程中,因操作不当,汽轮机在以后运行中发生异常振动的概率很大。这是因为工作人员的失误可能会造成异步振动、转子中心不对中、垫铁与台板存在间隙等现象。因此,为确保汽轮机正常运行,首先是在安装过程中,找准汽轮机组的中心位置,切忌出现位移。其次是定期安排检修工作,排查安全隐患,出现常见的故障特征,要立即采取紧急维修措施。最后是在安装或检修后必须进行试运行,当汽轮机各项指标都满足使用需求且不出现故障特征时,方可移交生产或投入使用。汽轮机在运行过程中,若发生异常振动,必须及时找出原因,只有当振动控制在合理范围后,才能继续生产。此外,汽轮机在开始生产前,要先进行暖机,提高其在运行过程中的稳定性。

3、安装振动保护装置

振动保护装置是由汽轮机振动监控系统、保护系统、信号报警系统组合而成的一种保护汽轮机安全稳定运行的重要设备。这种振动保护装置与测量装置相似,当振动超过临界值时都可以发出报警信号,而不同点在于保护装置能够发出脉冲信号驱动保护控制电路,使其能够自动关闭主汽门,以达到紧急停机的目的。近年来,随着汽轮机组容量的不断加大,安装测量与保护装置的重要性也越来越突出。为此,在今后的工作中,还要加强对安全监视与保护装置动作准确性的研究工作,使保护动作能够更加科学、可靠。

4、减少油膜振荡

当汽轮机运行过程中发生油膜震荡,需要采取以下方法进行解决:①将轴瓦的比压加大,这对减小油膜震荡非常有效;②增加上轴瓦的轴承合金宽度,从而减小轴瓦顶部的孔隙,也能使油膜震荡降低;③改变轴瓦和轴颈的接触角度,尽量使接触角度变小;④选择动力黏度小的润滑油加入机组中,可以提升机组的工作效率,降低振动影响;⑤改善转子平衡,使原本作用在转子上的不平衡力降到最低,这样就可以让转子的运动状态变得稳定,减少油膜震荡。

四、结束语

想要保证电力生产的平稳性,就必须要重视汽轮机异常振动问题。电厂设备管理人员要定期对汽轮机组进行检查维护和综合分析,根据汽轮机振动表现分析振动原因,及时采取应对措施,这样才能够保证机组的安全稳定经济运行,为电网用户提供连续优质的电力产品。

参考文献:

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