火电厂汽轮机振动故障探讨

火电厂汽轮机振动故障探讨

王三英

（广东省宝武集团韶钢钢铁集团公司能源环保部）

摘要：火力发电厂在我国占有率为70%，是我国发电的主要方式，火力发电厂的汽轮机使用情况直接影响到发电效率，因此人们对于火电厂汽轮机振动故障的重视程度不断提升，也在寻找各种途径的故障排查方法。本文主要从火电厂汽轮机振动相关概念着手，从运行原理方面对汽轮机进行了解，分析故障产生原因，并研究解决故障的方法。

关键词：火电厂；汽轮机；振动故障

蒸汽是汽轮机的主要动力来源，火电厂汽轮机运行中也是通过蒸汽机的热能获得必要的机械能，从而支撑蒸汽机的机械运动。汽轮机具备高效优势，进行机组发电中可以获得比其他机器更高的单机功率，并且在运行的过程中表现更加稳定，保证发电效率。但是汽轮机在运行中也存在一定的问题，因为设备中使用喷嘴和叶片等部件，因此在运行中消耗性较大，造成的损失也是不可避免的，需要寻找合理的解决方法，防止设备出现故障，影响火电厂的正常工作。

一、火电厂汽轮机概述

火电厂的发电主要是依靠原煤燃烧，作为我国发电的主要形式，火电厂的发电过程如下：火电厂从原煤存储中心获得需要数量的原煤，使用输煤皮带运输到煤斗中，并利用磨煤机对原煤进行粉碎，利用热空气对煤粉进行干燥和加工，最终将处理后的原煤使用输煤管送入到锅炉炉膛中燃烧，使用原煤燃烧获得的蒸汽带动汽轮机的运行，维持发电机的正常工作。从上述整个工作过程可以发现，汽轮机在整个的发电过程中占据重要的地位，也是整个发电厂机组安全的重要指标。汽轮机在运行中振动过大对于整个机组的影响集中表现在以下两个方面：汽轮机振动过大，使得设备零件在运行中承受较大的压力，零件出现松动的风险增加，导致部件的损伤；汽轮机振动过大使得机组中的支撑零件承受较大的压力，造成动静部分摩擦的增加，造成汽轮机本体受到损害。

二、火电厂汽轮机振动故障形成原因

从物理角度来讲物体的运动是力相互作用的结果，物体与相应平衡的位置相偏离之后，就会出现反复性的连续运动，并在运动的基础上产生动能和位能，这就是我们提到的振动。依据冲击力的不同，振动分为自激振动和强迫振动，所不同的是前者主要是遭受一次冲击之后形成的，后者是受到周期性力变化形成的。

在进行振动分析中，使用较多的是频率、振幅、方向和相位这四个量，分析火电厂汽轮机振动也就是对振幅进行分析，一般来讲振动方式主要包括两种：单向和双向。汽轮机在振动中，相对转子和信号总有一个最大值，这个最大值对应的相对位置就是相位，汽轮机按照规定的时间出现振动的次数就是频率。在进行振动分析中，因为振动不可避免性，需要对振动的临界点进行分析，掌握振动幅度的可控范围，进而对汽轮机振动产生的故障进行维护。

三、火电厂汽轮振动故障对设备的影响

（一）摩擦振动对设备的影响

这种振动出现的主要原因：由于转子在运动中出现摩擦发热，形成新的热应力，使得原本的平衡力被打破，造成汽轮机在运行中出现分频、高频、倍频无法区分的情况，对汽轮机造成损伤。同时，摩擦对于波动产生一定的影响，造成波动持续的时间过长，相应的振幅急剧增加，导致汽轮机严重的损害。因为摩擦产生的振动在汽轮机运行中是无法消除的，这是力作用的结果，汽轮机在运行中设备零件都可能产生摩擦，造成汽轮机受力平衡点发生变化，使得设备使用中出现振动，对汽轮机设备的零部件造成损伤。

（二）气流激振对设备的影响

在进行火电厂汽轮机振动的分析中发现气流激振也是产生振动故障的重要原因，首先汽轮机的气流激振对产生量值较大的低频分量，其次是运行参数的变化，造成振动幅度不断增加，对汽轮机的运行带来负担。对于大型机组来讲，一般末级较长，气体叶片末端膨胀会产生流道的紊乱，从而发生气流激荡的情况。气流的激荡对于封轴也会产生影响，封轴在原本受力的基础上需要承受来自气体激振方面的压力，严重时可能造成封轴使用寿命的减少。

（三）转子热变形对设备的影响

转子热变形引起的振动故障大部分发生在机组冷态开启机器并且在定速后的负荷状态下，这个时期转子温度随着运行不断的升高，设备材质在运行过程中形成材质内应力，在释放之后引起转子的热变形。同时，振幅的变化还会造成相位的改变，特别是在转子接地时，可以明显的观察到转子端部的线圈出现了显著的变化，造成端部线圈变形严重，使得汽轮机的工作状态受到影响。

四、火电厂汽轮振动故障防治措施

（一）摩擦振动故障防治措施

摩擦振动在汽轮机运行中是不可避免的，但是可以通过一些措施对振动进行预防。首先及时的对设备进行保养，定期的对不同汽轮机进行停机检查，对汽轮机中的各个零部件定期进行擦拭，发现设备中较为严重的零件磨损，及时进行更换，尽量减少设备零件的摩擦，维持设备的运行稳定性。其次，制定规范化的汽轮机设备使用规范，对于汽轮机的使用时间进行规定，结合实际情况掌握汽轮机在不同使用时间内的摩擦振动频率，观察汽轮机在运行时的临界点，一旦出现距离临界点较近的情况，对设备进行维修保养，防止继续运行对汽轮机造成的伤害。最后，摩擦振动产生的主要原因是转子热弯曲，如果在启动前转子的挠度超过规定值，应消除转子热弯曲，采用延长连续盘车时间的方法，尽量在汽轮机启动之前合理的控制转子热弯曲。

（二）气流激荡故障防治措施

气流激荡故障产生主要是气流的变化引起的，因此在进行该故障的排查中可以重新对汽轮机的负荷进行调整，利用汽轮机高压进气门的运行特征，尝试不同的气流对汽轮机的影响，找出临界点，为汽轮机的运行提供科学的参考数据。同时，针对机组气流激振产生的原因，对气流造成的故障进行记录，分析每组振动的参数，结合同机组负荷状态下的数据制定出相应的观察曲线、数据范围和变化趋势，及时的掌握汽轮机运行中的状态，采用减少负荷气压的方式，合理的对气流激振进行规避，降低火电厂汽轮机故障的发生频率。

（三）转子热变形故障的改善措施

转子热变形引起的振动与汽轮机自身振幅相关，而出现转子热变形的原因是转子温度以及蒸汽参数出现变化，因此需要对汽轮机中的绝缘层进行加强，可以采用新型的聚四氯乙烯材料，覆盖到汽轮机绝缘层的滑移层上，使得转子的表面得到保护，尽量减少自由伸缩的阻力，防止转子的过度运动，使得转子的发热可能性降低。同时，需要选择一定含银量的铜线线匝，提升绕组线匝导线抗蠕动性和屈服强度，使得线匝在运行稳定性得到保证，尽量减少运行中转子产生的热量，维持汽轮机的运行。最后，对于负荷的升降和机组的调峰工作也需要进行强化，合理的保证机组的运行状态，尽量避免机组出现超负荷工作的情况，科学的安排汽轮机的工作时间。

结束语

火电厂作为我国发电的在重要方式，在我国发电领域占据重要地位，火电厂的运行安全性直接影响到我国电力的发展。而振动故障对火电厂机组的正常运行影响较大，需要对火电厂汽轮机振动故障进行合理的规避。因此在进行汽轮机振动故障研究中，需要对汽轮机振动产生的原因和排除方法进行分析，提出合理规避振动故障的措施，降低火电厂振动故障发生频率，促进火电厂的稳定发展。

参考文献

[1]许大鹏.火电厂汽轮机振动故障探讨[J].山东工业技术,2016,17:156.

[2]赵华.火电厂汽轮机异常振动故障排查技术分析[J].黑龙江科技信息,2015,24:39-40.

[3]殷富伦.浅谈火电厂汽轮机异常振动原因及处理措施[J].科技创新与应用,2015,27:163.

[4]王啸.火电厂汽轮机振动故障排查分析[J].科技资讯,2016,25:28-29.