楊兵

摘 要： 經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于能源的需求也在逐漸增加，尤其是電力能源，有效的推動(dòng)了我國(guó)電力企業(yè)的發(fā)展。火力發(fā)電作為一種傳統(tǒng)的發(fā)電方式，對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及居民的正常生活具有重要意義。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有效的推動(dòng)了火電的發(fā)展，汽輪機(jī)、鍋爐、發(fā)電機(jī)是火電發(fā)展的重要構(gòu)成部分，但是，在實(shí)際的工作過程中，汽輪機(jī)由于振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的故障，嚴(yán)重影響了火電廠發(fā)電質(zhì)量。文章主要針對(duì)出現(xiàn)振動(dòng)的原因進(jìn)行分析，并且依據(jù)實(shí)際情況提出了一些意見，希望能夠保證火電廠生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)運(yùn)行 汽輪機(jī)振動(dòng) 火力發(fā)電 鍋爐

中圖分類號(hào)：TK26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）10-0275-01

在火電發(fā)展過程中，出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象是一種較為常見的問題，也是導(dǎo)致火電出現(xiàn)故障的主要因素。但是在實(shí)際的工作過程中，我國(guó)相關(guān)工作人員對(duì)此進(jìn)行研究分析，并且取得了良好的成果。

一、汽輪機(jī)振動(dòng)的危害分析

通常來說，振動(dòng)指的是物體偏離原來的運(yùn)行位置，失去平衡，能夠產(chǎn)生和位能的連續(xù)相互轉(zhuǎn)換作用，就會(huì)產(chǎn)生故障。在相關(guān)設(shè)備運(yùn)行過程中，出現(xiàn)一些較小的振動(dòng)是無法避免的，只需要將振動(dòng)幅度控制在一定的范圍內(nèi)，就能夠滿足實(shí)際的需求。汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中， 一般情況下的，所產(chǎn)生的振動(dòng)是不具備一定的危害的，但是，由于各種因素的影響，振動(dòng)會(huì)超出一定的范圍，就會(huì)對(duì)汽輪機(jī)造成一定的危害。

人們所說的振動(dòng)超過范圍，主要指的是頻率超過了一定范圍，例如：如軸系中心變化、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水路局部堵塞、膨脹受阻、軸承磨損或者是軸座松動(dòng)等，都會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的零件都出現(xiàn)松動(dòng)的現(xiàn)象，就會(huì)使得汽輪機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)摩擦，導(dǎo)致汽輪機(jī)受到嚴(yán)重的磨損。長(zhǎng)此已久，就會(huì)形成惡性循環(huán)，使得汽輪機(jī)的使用壽命降低，因此，工作人員應(yīng)該積極對(duì)其進(jìn)行研究分析，積極采取相應(yīng)措施，才能保證汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。

二、汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)的原因探究

由于汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)的原因具有一定的多樣性，能夠分為：

1.油膜失穩(wěn)

通常來說，汽輪機(jī)油膜失穩(wěn)主要能夠表現(xiàn)為兩種形式，半速渦動(dòng)和油膜振蕩，半速渦動(dòng)通常都是發(fā)生在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速小于兩倍第一臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，在逐漸提高轉(zhuǎn)速的過程中，某一個(gè)低轉(zhuǎn)速開始，一般狀況下，這種振動(dòng)都會(huì)持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間，直到轉(zhuǎn)速達(dá)到最高，并且， 也可能在某一個(gè)轉(zhuǎn)速下就會(huì)消失。如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，渦動(dòng)出現(xiàn)的頻率也會(huì)逐漸發(fā)生變化， 此時(shí)轉(zhuǎn)度的半頻關(guān)系依舊保持不變。對(duì)于此種故障，對(duì)于此種現(xiàn)象的有效判斷方式是級(jí)聯(lián)圖，在級(jí)聯(lián)圖上，半頻振峰的頻率點(diǎn)連接形成一條傾斜形狀為2的直線，并且，在波形圖以及軸心也可以看到以低頻為現(xiàn)象。

2.氣流振動(dòng)

一般來說，氣流振動(dòng)出現(xiàn)的形式也會(huì)各種各樣，并且原因也各不相同。（1）頂隙激振，在設(shè)計(jì)過程中，由于工作人員對(duì)汽輪機(jī)的效率以及性能要求較高，工作人員采用提高工作轉(zhuǎn)速以及增加級(jí)數(shù)，從而能夠達(dá)到相應(yīng)的要求。但是，由于級(jí)數(shù)的變化，使得轉(zhuǎn)子的跨度增加， 臨界的轉(zhuǎn)速降低，同時(shí)，由于轉(zhuǎn)速的提高使得工作轉(zhuǎn)速以及臨界轉(zhuǎn)速的速度比較大，從而嚴(yán)重影響了軸系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。另外，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于轉(zhuǎn)子的彎曲使通流部分就徑向間隙也發(fā)生了改變，一側(cè)間隙擴(kuò)大，另一側(cè)間隙擴(kuò)大，減小的一側(cè)熱效率增加，反之熱效率減少，這就會(huì)導(dǎo)致切向力作用在軸頸上，就會(huì)使得沿著軸徑發(fā)現(xiàn)進(jìn)行渦動(dòng)。（2）葉輪流通出現(xiàn)的相互作用，葉輪圍帶以及殼體兩者之間存在的縫隙較大，如果轉(zhuǎn)速大于基頻的2.5倍，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的失穩(wěn)現(xiàn)象。葉輪帶也可以產(chǎn)生一定的失穩(wěn)力，如果葉輪帶出現(xiàn)泄流量守恒，就會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)磨損，如果是活塞式，就會(huì)導(dǎo)致其密封環(huán)流動(dòng)出現(xiàn)較高的切向力，同時(shí)，磨損會(huì)造成口密封間隙擴(kuò)大，就會(huì)使得流動(dòng)切向力進(jìn)一步提高，從而造成嚴(yán)重的振動(dòng)。在此過程中，葉輪圍帶自身對(duì)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定具有一定的作用，磨損、平衡活塞式的密封環(huán)入口處，葉輪圍帶徑向泄流量或造成較大的切向轉(zhuǎn)速，氣流激振通常只能發(fā)生在參數(shù)較高的高壓轉(zhuǎn)子上。通常來說，渦動(dòng)的前進(jìn)方向都是向前的，其軌跡為圓形或者橢圓形，在出現(xiàn)振蕩時(shí)，振幅逐漸接近大偏心率，自激振動(dòng)的頻率逐漸傾向于轉(zhuǎn)子橫向振動(dòng)的固有頻率。如果流體激振處于，失穩(wěn)狀態(tài)，轉(zhuǎn)子出現(xiàn)激振動(dòng)呈現(xiàn)的模態(tài)，最大振幅不會(huì)出現(xiàn)在軸承的傳感器上，對(duì)于此種故障，工作人員只能通過安裝振型測(cè)試探頭對(duì)其進(jìn)行觀察。

3.膨脹不均

膨脹不均所導(dǎo)致的振動(dòng)主要是由于汽缸膨脹受阻、加熱的不均勻所造成，此時(shí)的汽輪軸承位置以及標(biāo)高都會(huì)發(fā)生的不同程度的變化，從而使得轉(zhuǎn)子的中心發(fā)生不同程度的位移，能夠減少軸承的剛度，使得機(jī)械出現(xiàn)振動(dòng)。導(dǎo)致振動(dòng)出現(xiàn)的原因：機(jī)組在啟動(dòng)過程中，疏水不夠暢通或者是沖轉(zhuǎn)或者是運(yùn)行過程，主熱汽溫、再熱汽溫、壓力與金屬汽缸的溫度不能融合，使得轉(zhuǎn)子受力不夠均勻。

三、汽輪機(jī)振動(dòng)的防止措施分析

1.氣流激蕩的防止措施

工作人員通過對(duì)故障進(jìn)行總結(jié)，氣流激蕩在我國(guó)火電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，出現(xiàn)的較少。防止其出現(xiàn)故障的主要措施為：工作人員可以利用，反漩渦技術(shù)對(duì)流體軸向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行干預(yù)， 逆向注入流體，能夠保證失穩(wěn)界限的轉(zhuǎn)速，此種控制方式能夠衍生出一些有效的控制措施，不會(huì)對(duì)汽輪造成損壞。另外，工作人員可以對(duì)軸頸在軸承的偏心率進(jìn)行考慮，能夠減少振動(dòng)狀況的發(fā)生。工作人員還可以通過改變軸承的形狀，對(duì)周向旋流進(jìn)行干擾，能夠減少其切向力的強(qiáng)度，保證轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。

2.油膜失穩(wěn)和油膜振蕩的防止措施

針對(duì)此種現(xiàn)象，工作人員在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)該對(duì)軸系的穩(wěn)定裕度和系統(tǒng)阻尼進(jìn)行控制。在設(shè)備運(yùn)行以及檢修過程中，工作人員應(yīng)該保證軸系的穩(wěn)定性，然后對(duì)其進(jìn)行檢查。工作人員積極對(duì)軸承進(jìn)行維護(hù)是防止油膜出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象的最佳方式。

3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽輪機(jī)振動(dòng)診斷系統(tǒng)

總的來說，對(duì)振動(dòng)處理的有效措施是保養(yǎng)、更換設(shè)備、參數(shù)調(diào)整三種方式，通常來說，防止汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，相關(guān)部門應(yīng)該構(gòu)建一套完善的汽輪機(jī)診斷檢測(cè)系統(tǒng)，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)其中存在的問題。

通常來說神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是汽輪機(jī)振動(dòng)診斷系統(tǒng)是一種全新的成果，其主要是通過對(duì)計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)的運(yùn)用，對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而確定相應(yīng)的振動(dòng)故障。此種方式在工作過程中，主要是依據(jù)汽輪機(jī)振動(dòng)信號(hào)分析，從而提取相應(yīng)的故障，明確其具體的處理方式，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和Matlab軟件的信號(hào)處理的應(yīng)用結(jié)合，同時(shí)還采用了GUI界面編程構(gòu)建汽輪機(jī)振動(dòng)故障的識(shí)別系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要是對(duì)汽輪機(jī)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集，同時(shí)，還能及時(shí)對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最終對(duì)振動(dòng)類別的判斷。

首先，工作人員應(yīng)該安裝信號(hào)采集系統(tǒng)，在汽輪機(jī)的頭部、各個(gè)振動(dòng)點(diǎn)安裝機(jī)械箱以及吸納紅采集裝置，然后，開始對(duì)相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行采集，將數(shù)據(jù)存放在一些特定的文件中，便于工作人員對(duì)其進(jìn)行分析利用。另外，工作人員能夠?qū)⑿盘?hào)的多項(xiàng)趨勢(shì)進(jìn)行消除，還能夠降低其噪音，從而能夠保證相關(guān)工作的順利進(jìn)行。

此種系統(tǒng)在工作過程中具有一定的準(zhǔn)確性、方便性、快速性。此系統(tǒng)的應(yīng)用，工作人員能夠快速準(zhǔn)確的對(duì)汽輪機(jī)的振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行判斷，能夠避免出現(xiàn)一些較大的事故。

4.膨脹不均的錯(cuò)例措施

對(duì)于此種故障，在設(shè)備啟動(dòng)之前，工作人員應(yīng)該做好相應(yīng)的檢查工作，檢查管道是否滿足實(shí)際的需求，在運(yùn)行過程是否會(huì)出現(xiàn)積水，同時(shí)，工作人員還應(yīng)該對(duì)疏水管道的主管道進(jìn)行檢查，保證其能夠滿足實(shí)際的工作需求。主熱汽溫壓力與金屬汽缸配置不協(xié)調(diào)所引起的故障，對(duì)于此種現(xiàn)象來說，工作人員應(yīng)該對(duì)設(shè)備的各個(gè)方面進(jìn)行檢查，防止其出現(xiàn)變形的現(xiàn)象；如果發(fā)現(xiàn)一些設(shè)備出現(xiàn)了變形或者損壞，工作人員應(yīng)該及時(shí)對(duì)其進(jìn)行更換及時(shí)對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證其能夠正常運(yùn)行。動(dòng)靜摩擦所導(dǎo)致的故障主要是工作人員的設(shè)計(jì)合理，導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)不同程度的損壞，對(duì)于此種現(xiàn)象，工作人員應(yīng)該積極的降低汽輪機(jī)的效率要求，及時(shí)對(duì)損壞的零件進(jìn)行更換，能夠有效的預(yù)防摩擦，并且還可以添加一些油脂，能夠增強(qiáng)零件之間的潤(rùn)滑。

四、總結(jié)

綜上所述，火電廠在發(fā)展過程中，汽輪機(jī)是相關(guān)工作開展的主要構(gòu)成部分，積極對(duì)其對(duì)其運(yùn)行故障進(jìn)行分析，具有重要意義，能夠保證工作人員及時(shí)依據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的措施，保證其安全運(yùn)行。在實(shí)際的工作開展過程中，工作人員應(yīng)該從實(shí)際情況出發(fā)，不管是零件還是機(jī)械的購(gòu)買以及維護(hù)，都應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格把握，才能從根本上保證汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，推動(dòng)我國(guó)火電的發(fā)展。

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