电厂汽机摩擦振动故障分析与诊断

电厂汽机摩擦振动故障分析与诊断

李政

苏晋塔山发电有限责任公司 山西大同 037000

摘要：汽轮机静止磨擦与动摩擦是造成机械振动摩擦的主要因素,为进一步提高汽轮机工作稳定性,必须全面检测机械磨擦振动。本章将以中国能神皖安庆发电公司的三号机组汽轮机为例展开了剖析,对机器故障原因展开了剖析,并给出具体的检测方案。

关键词:

引言：电站汽轮机在工作过程中,受各种因素影响,往往出现静止和动态部分之间互相碰撞的问题,当机器出现各种故障时,极易造成机械子系统的损坏,轻则造成机组产生抖动现象,重则造成转轴的严重扭曲或损坏。为了避免上述问题,必须对汽机摩擦振动等故障因素进行详细分析与判断,并针对性采取适当措施处理,从而促进发电厂汽机的平稳运转。

1、电厂汽机摩擦振动故障案例

以中国能神皖安庆发电公司的三号机组汽轮机为例并加以分析,该汽轮机类型为单轴、双背压、超临界转速、单三缸四行汽、一次中间再加热、凝汽式汽轮机。机型为N1000-26.5/600/600型,电动机的额定功率为一千MW,电动机速度范围为3000r/min,主汽门前蒸气的额定压力范围为二十六点五MPa,主汽门前蒸气的最高工作温度范围为六百℃,发电机、汽轮机与集电环构成单一轴系,转子釆用刚性的联接方式。该设备在运转一段时间后,产生了摩擦与震荡故障,故障现象和成因如图所示。

1.1故障现象

该设备工作平稳时,汽轮机每个通道振动均小于二十五mm。但随着工作时间的增加,当汽轮车风力发电设备负载有很大而快速的波动时,也会产生明显的震动现象。因此电站技术人员对发电机组进行了检测,并发现三号发电机组中的一号轴瓦出现了明显震动迹象,严重影响了发电机组的平稳工作。二零二零年1月7日,电厂方要求专门技术人员对三号发电机组的各轴瓦进行了再次检测,专门技术人员釆用了本特利四百零八p振动检测仪进行了相应工作,并釆用连续釆样方式,对全部振动数据进行了录入。经过测试后可以发现,3号机组中的1、2号瓦X、Y方向轴振较为突出。其IX向轴振范围在四十九〜九十九mm之内,1Y向轴振范围在30〜98mm之内,2X向轴振范围在34-57mm之内,2Y向轴振范围在三十一〜七十mm之内。为确定汽轮机的振荡原因,科研人员在检测现场针对1、2号瓦进行了频谱解析工作,结果表明1、2号瓦轴振频谱成分都是倍频,而且相位震荡并不强烈,更具有与轴振的联系。简单而言,在负载恒定的状况下,1、2号瓦轴振稳定,但一旦负载产生了变动,其波动现象也就跟着改变。

1.2故障原因分析

根据技术人员在现场测量的数据可发现,1、2号瓦轴振频率成分都是倍频,其中的轴振与负载相互之间形成了一定密切联系,负载保持稳定轴振平稳,这也与车轮机动部件和静止部分中间互相碰撞所形成的共振特性不一致。此外,测量结果还显示,1、2号瓦轴振和负载并不是正相关,所以也和车轮机中高压传动轴承转动的热扭转震动情况不一致。通过排除上述二点,可以得到如下结果:因为车轮机中的高压传动轴承转动具有质量比较轻的特性,在工作过程中抗扰动能力比较不足,此时如果对负载形成了改变,就会影响高压传动轴承转动稳定能力,从而造成了1、2号瓦中间形成振荡的现象。与此同时,由于一号轴承在整体轴系中担当着自由端重要角色,并且由于其强度比二号瓦低,导致了一号瓦轴振现象较为突出。因此科研人员根据1、2号瓦轴振相位和原始的振荡分量做出了解析,并试图运用在热态工作下的高压转子自动平衡实验,但发现并无法缓解振荡现象。

2电厂汽机摩擦振动故障防范措施

2.1构建神经网络诊断系统

要实现汽轮机摩擦诊断目标,就必须在汽轮机的各振动节点设置接卸箱和吸纳红釆集设备,并由此来釆集汽轮机运行信息,并把所收集的信息保存在相关文件中。在此基础上,釆用信号降噪方法对所采集信息加以处理,从而获得了信息中的小波能量并储存。而这样则可以检测并判断汽轮机故障特性,以便于找出造成汽轮机摩擦与抖动的主要因素,并便于科研人员及时选择针对性措施加以修复与调节,进而进一步提高了汽轮机故障处理的工作效率与产品质量,从而促进了汽轮机的安全运转。

2.2避免油膜失稳

汽轮机在设计施工中必须适当增加系统阻尼器和轴承的稳定效果,在设计生产过程中应严格遵循工艺技术操作原则,并进行质量控制检测等工作,以防止受各类客观因素的影响而降低汽轮机轴系稳定性,这样才能从源头上减少汽轮机摩擦振动发生率,从而有助于提升其工作水平。而在此基础上,发电厂还应注意对汽轮机轴承的日常维修管理,因为汽轮机在长期工作过程中,必然会产生各类故障问题,而经过日常维修,就可以有效地减少油膜的不稳状态问题。所以,工程技术人员在汽轮机设计过程中本着安全运行原则,合理提高汽轮机对比压力和负荷,同时减少轴承的宽度。在此基础上,还需要适当增加油温,以提高轴承系数,同时减小润滑剂粘附率。虽然这些方法确实可以有效防止汽轮机产生摩擦或振动的故障,但是却会减少润滑油层厚度,而且如果汽轮机长时间在高温状况下工作,会造成燃油质量出现老化的现象。

2.3避免气流震荡

汽轮机在工作过程中产生的气体震动相对于其它振动来说频率更高,关于气流震动问题,必须从工程设计方面着手加以改善。工程设计技术人员可通过反涡流技术干扰流体向涡轮轴线方向运动,由此来提高流体速度。与此同时,也能够适当增加轴承轴径离心率,通过这些方法能够有效降低轴承震动幅度。另外,工程设计技术人员还能够改变轴承形式,使轴向旋流被打乱,并以此减少了轴承的切向力,从而确保了汽轮机在工作过程中转子一直保持高速、平稳的工作状态,同时降低了摩擦振动故障产生。

2.4合理调节均压箱压力

车轮机在起动后,如果电压过高,会提高车轮机供气量,这样则极大的可能会出现汽封泄漏问题,而一旦不及时处理,蒸气就会跟着运行速度慢慢流入车轮机控制系统中,并由此导致碰撞振动故障。要解决这一重大问题,就必须合理调整均压箱压力。在一般情况下,汽轮机的均压箱压力上限值必须限制在零点零五MPa以下,也只有达到了这一要求,均压箱才可以发挥自己作用和功能,进而高效隔离所有系统内部空气蒸发,进而减少了汽轮机摩擦振动故障发生率。

2.5合理控制汽轮机运转操作

电站涡轮的工作流程中,尽管能够利用主油缸调节负压桩体流,但为防止形成油雾,还要求工程技术人员在涡轮正常运行时必须使用主水泵断油,在此基础上,才能利用主油缸给轴承箱提供负压,从而促进空气污染物流入涡轮的燃油体系中。当釆用这种运算方式时,还必须把主油缸的负压限制在四百八十六Pa以下。另外,发电厂的科技人员还应该在平时维修管理中,特别注意检查主油箱、燃油净化设备、各轴承箱体等重要部位,并对油缸的密封性进行严格检查,如密封性不合格时,必须立即釆用硅胶加以封堵,所选用的有机硅也一定要确保耐油性好,从而防止汽轮机在工作过程中,有污物或水份流入油缸内而造成的摩擦振动故障。

2.6排查转子热弯曲故障

电站车轮机在工作过程中,轴承转子必须在蒸汽区覆盖范围内长期工作,这就造成了轴承转子在高温作用下会形成发热或扭曲故障,进而造成车轮机形成磨擦等震动问题。面对这类故障,工程设计技术人员必须在整个汽轮机设计中,选择耐热特性强、耐腐蚀性能好的金属材质作转子材料。而一旦汽轮机在工作中转子叶片形成过热弯曲故障,工程技术人员就必须尽快中止汽轮机作业,并将故障转子叶片取下,再换上新转子叶片,以便处理故障问题,并确保汽轮机平稳工作。

结束语

综上所述,在汽轮机的工作过程中,受各种各管因素影响,极易形成摩擦振荡故障,最严重时甚至会造成整个系统全部停止工作,并由此给工厂造成了重大损失。面对这一问题,发电厂的科技人员们必须予以高度重视,要搞好汽轮机的日常保养检测工作,需要了解一些常见振动故障处理办法,以便出现的故障及时就可以进行解决与管理。

参考文献

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