火电厂汽轮机异常振动故障排查技术的研究.docx

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火电厂汽轮机异常振动故障排查技术的研究

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摘要：火电厂汽轮机是保证整个火电厂产能过程的重要设备。本文简单地对汽轮机振动监测技术进行了概述，并以此为基础对常见的异常振动的现象与原因进行分析与讨论，并得出相应的解决办法，以节省故障排查的时间。

关键词：汽轮机；异常振动；故障排查

引言：汽轮机运转的过程中，若是出现了异常的震动，则应当对其进行各个方面的检修。火电厂汽轮机作为整个电厂供能的关键设备，一旦出现了故障，则会使整个生产停止，最严重的情况还会出现安全事故。为了防止事故的发生，技术人员需要对火电厂汽轮机的异常振动问题进行分析和解决，以消除潜在危险，保证电厂的供电稳定。

一、汽轮机振动监测技术

汽轮机长期在高温高压的环境下工作，是一种会受到极端环境影响的机械。为了保证汽轮机的设备安全，常规的汽轮机检验方法有以下几种。

（一）非接触式检测法

非接触式检测法是利用各种声光设备对汽轮机进行检查的一种检测方式，利用光电传感器、多普勒仪和红外线测温仪等设备对汽轮机的运行参数进行收集和检测。非接触式检测法的优点是监测范围广、设备反应速度快，且整个检测过程有针对性，对外界的干扰不敏感。在进行非接触式的检测时，要根据相关的精度要求对汽轮机进行检查，选择检测方法时也要根据当前点成的实际运营情况来进行设计，以求在最低成本范围内获得最佳的监测成果[1]。

（二）接触式检测法

接触式检测法利用接触式传感器对汽轮机组进行检测，通过对汽轮机组传输的电信号进行收集，并将其转化为可视信号的方式来对汽轮机组出现的故障进行检测。接触式检测法的操作简单方便，且有着较高的工作效率，在检测过程中，传感器要部署在紧贴需监测设备的部位。汽轮机运行的同时，贴在汽轮机表面的传感器能够检测到汽轮机运转过程中产生的异常振动信号。并根据信号的类型对异常振动的类型进行简单的判断。接触式检测法对传感器有着十分严苛的要求，首先，工作人员要熟悉传感器的安装，之后要确保传感器的灵敏度。接触式检测法的检测过程每次只能监测固定数量的轮机扇片，因此需要进行多次的测量。汽轮机工作时会产生大量的热量，在安装过程中还要保证传感器的外壳、导线和敏感材料探头不受高温影响。

二、汽轮机异常振动原因及解决办法

（一）汽流激振

气流激振现象是由于汽轮机内部的蒸汽膨胀流动时对高中压转子产生切向力转矩的同时又产生了高压端向低压端的轴向力，使得高中压转子的叶片受到气流的冲击而导致故障的现象。其特点为：增加汽轮机负荷到某一点后，轴振明显增加，再将汽轮机负荷降低到某一点后，轴振立即缓解，同时异常振动的频率约等于高中压转子的一阶临界转速，即可初步确定为汽流激振现象。有些情况下，在大型机组末级叶片处产生的汽流膨胀也会导致汽流激振的发生。

若是出现汽流激振现象，首先要对故障机组的转子进行动平衡矫正，使转子的重心与旋转中心保质在同一点。若是汽流激振现象没有改善，则在日常的工作过程当中对激振现象的转速范围进行统计，并在日常的工作过程中人为地避开产生汽流激振的负荷范围。

（二）转子热弯曲震动

转子热弯曲是指在转子过热时产生了金属疲劳导致的转子热形变。转子的自身产热过高，散热过程不能够很好地发挥作用，就会导致转子过热出现弯曲变形的情况。一旦发生，会对整个汽轮机组造成严重的器质性损害，甚至会导致整个汽轮机报废。转子热弯曲的异常振动与蒸汽参数和汽轮机工作温度有关，且热弯曲通常发生在冷态启机定速后的带负荷运转过程当中。由于转轴、扇片和转子承受着巨大的离心力，因此容易产生弯曲和变形。

汽轮机转子热弯曲可能是由于转子材料导致的形变。因此，在进行汽轮机组设计时就应当选择耐腐蚀耐高温高压的刚性材料制作转子组。为了防止转子热形变，检察人员应当勤于检查，并在出现异常时及时判断是否停机。若是出现了转子热弯曲则应当立即对转子进行更换，以保障火电厂的稳定工作[2]。

（三）油膜振荡

油膜振荡在发电机组的启动升速过程中经常出现。油膜振荡是由于发电机转子在轴承油膜上高速旋转时受到较大的载荷作用并将其初始稳定破坏而造成的异常振动。正常情况下，发电机转子是围绕轴线在轴承油膜上稳定运行的，一旦稳定性受到了影响，轴径旋转的线速度会增大，同时增加轴承与转子之间的摩擦，使油膜压力大幅提升，直接影响到了汽轮机组的稳定性。一旦产生了油膜振荡，振动的频率会随着转速的提升而提升，半速涡动的振频也会增加，从而产生共振。

解决油膜振荡问题可以用增加轴瓦比压、减小轴瓦顶部的间隙、增大轴瓦轴承合金的宽度或者将润滑油的粘度降低等方法来解决油膜振荡问题，也可以将轴瓦与轴径间的接触角减小6°~10°以解决油膜振荡问题。

（四）摩擦震动

摩擦震动有着十分特殊的震动波频。出现摩擦震动时会突然使波形图出现削顶现象，汽轮机的摩擦震动也是由于热弯曲引起的平衡异常而产生的震动。虽然汽轮机的信