火电厂汽轮机常见的振动故障分析及故障诊断技术

火电厂汽轮机常见的振动故障分析及故障诊断技术

杨国祥

华能洛阳热电有限责任公司        河南洛阳           471000

摘要：汽轮机是一种大型工业设备，它的主要工作原理是在高速旋转的作用下将高温高压蒸汽的热压能转化为机械能，进而带动发电机、压缩机和空压机等设备。汽轮机在实际运行中不可避免地会产生振动。然而，由于汽轮机的腐蚀和磨损，不规范的操作以及加工和装配错误，可能会产生异常振动。因此，基于对汽轮机振动信息的采集，判断其故障类型和位置，对于其实现快速高效维修具有重要意义。

关键词：火电厂；汽轮机震动；故障分析；诊断技术

引言

随着中国电力工业的快速发展，其他工业也得到了快速发展，从而推动了国家现代化的进程。异常振动是电厂汽轮机的常见故障，它将直接影响机组的工作效率和工作质量，给电力公司造成经济损失，甚至引起电力系统的异常运行，从而影响人们的正常工作和生活。在发电系统中，发电机起动过程中的故障是一个非常常见的问题，也是一个比较难处理的问题。作为能量转换的重要动力设备，在日常工作中存在的异常振动问题最为突出。引起汽轮机异常振动的因素多种多样，对其进行故障分析具有很高的专业性，对汽轮机的不正常振动进行有效的处理，做好故障原因的分析和处理，能保证机组的正常工作。

1.火电厂汽轮机常见故障情况分析

通过总结火电厂辅机常见故障，根据多年的工作经验和实际记录对故障进行分类分析，可以更全面地了解维修方向和问题，实时更新故障的实际问题，并在实践中不断补充和完善本课题的内容。辅机油系统的故障一般是由于一些杂质的渗入，划伤了轴颈，形成供油系统的故障。油系统问题会导致一系列的问题，如伺服阀在机械结构或机构的节流部分堵塞，将直接导致机械组不能正常工作。调速系统故障经常影响辅机的正常运行。如果高压调速阀在运行中出现异常运动，汽轮机轴承壳也会出现异常振动，影响整个系统的稳定性。如异常振动超过了一定的标准，甚至会导致轴瓦完全受损。异常振动是汽轮机辅机故障中的一个大类。其形成和表现是多方面的，基本集中在由于气流、摩擦和转子流变形等情况下诱发的汽轮机辅机的异常振动。异常振动对整个系统的运作影响非常大，会对稳定性能、安全性能和突发关联故障形成关键影响。影响汽轮机辅机工作效率最重要的排汽压力和凝汽器故障息息相关。凝汽器根据其工作原理在排汽口形成较高真空，从而使汽轮机的蒸汽膨胀，促使形成低排汽压力，使汽轮机的工作效能提高。影响凝汽器设备的因素主要是机械的故障概率与循环温度、机械外温度的影响。整体温度使循环水温、蒸汽温度、吸热量等产生相互作用，从而进行了凝汽器设备的正常功能[1]。

2.汽轮机振动信号与故障的关系

不同类型故障引起的异常振动信号有其独特的特点。常见的振动特征包括异常噪声、高频倍频和振动值快速增加。此外，还包括罕见的0.5倍频高和椭圆波形图等功能。因此，总结水轮机振动信号对准确判断水轮机故障类型和故障位置具有重要意义。在汽轮机的实际运行过程中，汽轮机的转速、负荷、进排气参数是评价汽轮机工作性能的关键。实践表明，基于上述敏感参数出现的异常数值可判断出汽轮机对应的故障类型。总结如下：

1）当汽轮机转速增加时，相应的振动也很剧烈。转速增加的主要原因包括动静瓦摩擦、安装基础不合理、定心数据偏差严重等。2)汽轮机负荷增加时，相应的振动明显剧烈，负荷增加的主要原因包括被驱动设备本身的问题;此外，汽轮机组的耦合也存在问题。3）当汽轮机的进排气参数增大时，对应的振动会明显剧烈，导致进排气参数增大的主要原因与机组转子出现弯曲、叶片出现积水等相关。

3.故障诊断技术

汽轮机是一种非常复杂的设备，它可以继续工作，但由于其结构复杂，经常发生各种故障，因此，必须通过各种方法，对故障进行初步分析，并根据故障的原因、特点，选择合适的诊断方法，进行详细诊断。在使用诊断技术的过程中，经常涉及到故障诊断，一般有四种类型:(1)分析和便携式测试设备;(2)在线监测设备;(3)诊断系统及计算机测试分析;(4)智能诊断系统。此外，在将诊断系统用于汽轮机故障诊断时，还应注意这些问题。A.在分析汽轮机的故障机理时，必须将其作为故障诊断的先决条件；b.对汽轮机的故障特征进行了分析，提出了利用AN噪声消除、相位补偿、ANC等方法进行故障特征提取；在对大量的故障信息进行采集、分析和处理之后，可以采用图形和图形等方式对故障知识进行合理的描述；c.保证了对汽轮机故障的分析，使其与实际运行的关系更加接近[2]。

4.异常振动的处置方法

监督蒸汽轮机的使用。汽轮机在我国经济发展中占有重要地位，为保证电厂安全运行，及时解决汽轮机故障是十分必要的。汽轮机在电厂设备中占有重要地位，因此有必要加强对机组故障的监测和管理。为了解决这种异常问题，可以对新设备进行检查，看其是否符合生产要求，新设备检查合格后，可以进行常规检查，提高故障预警，提高整个机组的检测能力，然后根据实际情况，制定出一套科学的对策。将涡轮的使用调整到比较科学的程度后，再与其他仪器配合使用。另外，在汽轮机的使用中，还可以安装一套检测设备，这样可以更好的监控汽轮机的使用情况，也可以针对出现的问题给出更合理的解决方案，让专家及时发现问题，及时维修，从而减少汽轮机的安全事故，从而促进电厂的发展。解决转子热弯措施。为防止汽轮机转子因热变形而引起的异常振动，必须严格按照工艺程序，对转子进行正中法校正，以保证转子在旋转过程中不会出现偏差。预防工作要从基本的安装开始：（1）预埋件保证了在垂直的中线上，用调整螺钉固定，以确保金属支架可以在标准的位置。（2）将悬垂钢丝的精确位置沿着纵轴中心线进行定位，并做好记号。（3）对齐中心和轴，用钢带精确地测出铁丝到凹陷中心的两边长度。（4）调整轴承和基座，两边的长度偏差应控制在0.05mm以内，以保证正确的安装位置。

4.汽轮机常见的振动故障处理建议

（1）高、高压转子振动异常突变的主要原因是轴系稳定裕度低、抗扰动能力弱，而弱扰动容易激发自激振动。其次，高压转子的一阶临界转速接近工作转速的0.5倍，也会影响轴系的稳定裕度，降低不稳定阈值，使自激振动(即油膜振荡)的严重程度恶化和加剧。此外，旋转隔板动作、抽汽供热投入工况下，转子发生上浮和减低轴承承载，会进一步降低轴系稳定性裕度，更容易激发油膜振荡[3]。

（2）热电机组汽轮机两侧中压调节阀的盖衬套和十字头导杆经过彻底的拆检后，现场进行加工，同时更换密封圈。在各项数值均达到设计标准后，对中压调节阀的左右两侧进行多次冷态、热态试验，无失速现象发生。然后，在火电机组汽轮机正式启动后，先后进行了增加负荷、提速试验等各项运行试验活动。机组两侧的中压调节阀在各种试验中均未出现卡死现象，机组整体运行状况良好，可投入正常运行。可见解体检查能够精准地分析出火电机组中压调节阀各组件的问题与瑕疵，方便技术人员进行针对性调整，具有一定的实操与推广应用价值。

结束语

汽轮机在火力发电厂中起着非常重要的作用。汽轮机的稳定、正常运行是火电厂稳定运行的基础。以汽轮机的异常振动为例，分析了常见的故障类型，并提出了相应的故障解决方法。为了更好地支持国民经济的发展，使人民的生活质量更高，我们应该研究和认真对待供电系统的各个方面。

参考文献：

［1］潘高峰，方浴宇.汽轮机振动波动的原因分析及诊断［J］.中国设备工程，2018（5）:11-12.

［2］杨林辉，赵明，彭斌，等.小汽轮机振动故障检测与诊断［J］.工业加热，2018（6）:12-13.

［3］戈建新，陶有宏，夏杰，等.超临界630MW机组汽轮机高中压转子低频振动故障诊断与处理［J］.热力发电，2019（7）:30-31.