汽轮机振动波动的原因分析及诊断

汽轮机振动波动的原因分析及诊断

丁志华

（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古 托克托 010206）

摘 要：在我国机械化发展的过程中，汽轮机设施的使用受到广泛关注与重视，然而，在实际使用期间，经常会出现振动波动的现象，严重影响其使用质量，难以建立专门的管理方案，导致其使用效果受到严重影响。因此，要对此类故障问题原因进行分析，做好诊断工作，通过合理方式对其进行处理，以免影响其长远发展。

关键词：汽轮机 振动波动原因 诊断措施

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）11-0-01

在汽轮机振动波动故障问题分析的过程中，发电厂应当制定完善的管控方案，明确振动原因，利用合理方式对其进行处理，建立专门的管控机制，提高汽轮机的使用效果，达到预期的工作目的。

一、案例分析

某发电厂含有汽轮机装置，相关机组在实际生产的过程中，型号为型号为NZK600-16.7/538/538型，型式为亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式。在使用过程中，设计额定功率在600MW左右，且最大连续出力为（T-MCR）635.6MW。在分析期间可以发现，汽轮机总级数为38级，高压转子有9级。其中第一级为调速级，中压转子有5级，低压转子有2×2×6级。汽轮机采用高中压缸合缸结构，两个低压缸均为为双流反向布置。本体设有内部法兰螺栓加热系统。汽轮发电机组轴系中除#1、2轴承采用可倾瓦式轴承外，其余均采用椭圆形轴承。#1--8支持轴承上瓦的X、Y向装有轴振测量装置，下瓦装有测温装置。#9轴承上瓦的X、Y向装有瓦振测量装置，推力轴承位于高中压缸和低压A缸之间的#2轴承座上，采用倾斜平面式双推力盘结构。高中压缸的膨胀死点位于#2轴承座，低压A缸、低压B缸的膨胀死点分别位于各自的中心附近。死点处的横向键限制汽缸的轴向位移。同时，在前轴承箱及两个低压缸的纵向中心线前后设有纵向键，引导汽缸沿轴向自由膨胀而限制其横向跑偏。

二、振动问题

在发电厂的汽轮机运行期间，在2016年7月份的时候，根据相关要求，对8号机组运行方式进行全面的改进。在一定程度上，大机的负荷会超过500MW，主汽的相关压力也会大于16MPa，1、2号瓦X、Y向振动突增等现象。针对8号机振动的特点，对可能引起异常振动的原因进行分析8号机组汽轮机单阀运行特点是4号高调门在阀门开度在增大至90%时先关闭，随后再开启。1、2瓦异常振动多发于升负荷和降负荷过程中的压力高的阶段，此阶段一般是，实际负荷高于负荷指令，机前压力高于设定压力，调门指令在90%左右，4号高调门低于20%。通过试验，在此阶段提前改变主汽压力设定或减缓负荷的升速率，使4号高调门尽量躲避机前压力高于16MPa开度低于20%的工況，能有效的抑制此异常振动的发生。在1、2异常振动发生时，将4号高调门手动控制在20%以上，异常振动消失。在实际分析的过程中，1、2瓦异常振动发生于单阀运行期间，顺序阀运行时无此现象，怀疑高负荷时4号高调门的在开度小于20%时影响了转子的偏心，从而引发了异常振动。因此，可以判断汽轮机运行期间，1、2异常振动为汽流激振的概率提升，可以判断出现了严重的振动问题。

三、汽轮机振动波动原因分析

在汽轮机实际运行的过程中，经常会出现振动与波动故障问题，严重影响其正常运行，难以提高工作可靠性与有效性。对于汽轮机磨损问题而言，主要原因就是配件之间的间隙较小，转轴出现较为严重的振动问题，难以对转子与轴承进行对中处理，经常会出现轴承座跑偏的现象，一方面，在静止配件与其它转动配件相互摩擦的过程中，并不是直接的转轴摩擦，而是在转轴实际运行的过程中，动叶片与铆钉头等相互碰撞，从而出现振动的现象，同时，还会因为摩擦等现象，出现汽轮机转轴弯曲的现象，受到热力因素的影响，难以对其进行全面控制，影响发电厂的长远发展。另一方面，在汽轮机运行的过程中，转轴与静止配件之间出现了直接的摩擦现象，也就是汽轮机设施中的转轴与轴封等具有静止特点，导致配件出现了直接摩擦的现象，而且转子圆周直径等周围出现了直接的摩擦现象，且转子出现了局部受热等现象，难以对其进行全面的处理，甚至会发生严重的振动问题，影响其良好使用[2]。

在汽轮机实际运行的过程中，经常会出现转轴与静止配件相互摩擦的现象，导致发生了严重的振动问题，转子配件在涡动的过程中，会与静止配件相互接触，导致转子配件的刚度逐渐提高，发生严重的问题。在静止配件实际运行期间，会出现反弹的现象，导致相互之间的接触发生了严重的脱离问题，且转子的刚度会逐渐减少，如果不能对其进行全面的控制，将会发生横向的自由振动问题[3]。因此，在汽轮机转子实际运行期间，会受到旋转、涡动等叠加问题的影响，导致出现复杂的振动问题，严重影响其响应频率，难以提高工作效率，甚至会导致次谐波管理工作效果降低，难以满足高频谐波处理工作要求，导致工作效果降低。在出现波动症状的情况下，也会导致发生振动问题，严重影响运行效果。因此，发电厂可以使用频率图的调查方式，对其谐波能量进行分析语调查，逐渐提高工作可靠性与有效性，对各类配件摩擦情况进行分析，及时发现碰撞工作中存在的问题，采取有效措施应对问题。同时，还要对静止配件与其他配件之间的关系进行分析，在明确实际情况的基础上，建立专门的分析机制，逐渐提高汽轮机管理工作可靠性与有效性，满足当前设施使用要求，逐渐优化工作机制，满足当前实际发展需求。

四、汽轮机振动波动问题诊断措施

在对此类问题进行诊断的过程中，应当明确实际情况，创新工作机制，及时发现汽轮机运作中存在的问题，采取有效措施应对问题，建立先进的管控机制，逐渐提高工作可靠性与有效性[4]。

虽然发电厂已经明确了汽轮机振动与波动等问题的原因，但是，在实际工作期间，经常最出现活动配件与转动配件之间的摩擦现象，严重影响机械设施的正常使用，导致发电厂未能更好的开展生产工作，难以提高工作效率与质量。同时，一些汽轮机会因为振动与波动等问题的影响，不能达到良好的工作效果，甚至会出现停机现象，数据信息出现了一定的问题，在全面观察的情况下，对其原因进行全面分析，在明确实际情况的基础上，要做好管理工作，提高工作可靠性与有效性[5]。在发电厂汽轮机机组实际停机的过程中，要对其进行开盖检查，及时发现其中存在的转动配件或是活动配件之间存在的问题，采取有效措施明确密封配件的实际情况，以此提高磨损问题的解决效果。在实际检查的过程中，还要对气缸实际情况进行分析，及时发现断裂问题，明确是否出现了压条脱离现象，在变形的情况下，要对摩擦或是碰触痕迹进行分析。在一定程度上，还要做好相关管理工作，对二级动叶片进行分析，在寻找摩擦痕迹的情况下，对其进行全面的诊断，获取准确的结论，达到良好的诊断效果。另外，要对静止与转动等配件的摩擦特点进行分析，明确固定压条的断裂原因，在分析实际特征的情况下，对其进行全面的处理[6]。

在汽轮机设施实际使用的过程中，要明确转子重新动平衡等现象进行分析，对轴瓦进行更换处理，将汽轮机的振动数据信息等控制在合理范围内，对振动波动问题进行考察，提高汽轮机运行的稳定性与可靠性。另外，在实际分析的过程中，还要对汽轮机各类配件进行考察，在明确实际问题原因的情况下，建立专门的管理机制，加大管理力度，满足当前汽轮机的实际运行要求，逐渐提高诊断工作准确性与可靠性，为其后续发展奠定基础[7]。

结语

综上所述，在对汽轮机振动波动问题进行诊断与分析的过程中，应当合理使用TN8000设备技术，对各类问题因素与特征等进行分析，加大诊断管理力度，逐渐提高诊断工作效率与水平，建立先进的控制机制，达到预期的管理目的。

参考文献

[1]张世凯.大庆炼化公司炼油二厂套ARGG、SNV-3汽轮机组异常振动波动分析[J].科技与发电厂，2014（20）：175-175.

[2]吕方明，危奇，鲁录义等.汽轮机长叶片弯曲与轴系扭转耦合振动研究[J].动力工程学报，2014，34（6）：443-449，494.

[3]吕云辉.氮气压缩机汽轮机排汽侧轴承轴颈振动异常波动原因分析[J].大氮肥，2016，39（3）：198-201.

[4]朱钰.汽轮发电机组转速波动反演与分析[D].哈尔滨工程大学，2015.

[5]王邦旭.DYRPE111汽轮机轴振动故障分析与处理[J].中氮肥，2015（4）：64-66.

[6]曹浩，施青，程贵兵等.汽轮机轴承故障引起的不稳定振动特征分析[J].湖南电力，2015，35（3）：4-7.

[7]曾立飞，刘观伟，毛靖儒等.调节阀振动对阀内流场影响的数值模拟[J].中国电机工程学报，2015，35（8）：1977-1982.