毛勇

摘要：本文對(duì)發(fā)電廠汽輪機(jī)組在運(yùn)行過程中機(jī)組振動(dòng)異常增大的原因進(jìn)行了分析，并分析了隔板與動(dòng)葉柵磨擦，隔板出現(xiàn)裂紋，以及真空度，主汽溫度、壓力偏低對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；振動(dòng)；隔板；動(dòng)葉；真空度

1 前言

松藻煤電公司發(fā)電廠是松藻煤電公司的煤矸石自備電廠，裝機(jī)容量24MW，配有1臺(tái)65t/h和一臺(tái)75/h循環(huán)流化床鍋爐，2臺(tái)6MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組和一臺(tái)12MW汽輪凝汽式發(fā)電機(jī)組。汽輪機(jī)本體部分由轉(zhuǎn)動(dòng)部分和固定部分組成，其中轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括動(dòng)葉柵、葉輪、主軸、聯(lián)軸器等；固頂部分包括氣缸、蒸汽室、噴嘴、隔板、軸瓦、汽封等組成。

汽輪機(jī)組的異常振動(dòng)是常見故障中較為復(fù)雜的一種故障，由于機(jī)組振動(dòng)往往受多方面因素的影響，只要跟汽輪機(jī)本體有關(guān)的任何一個(gè)設(shè)備或介質(zhì)都會(huì)是機(jī)組振動(dòng)的原因，比如主汽參數(shù)、疏水、油溫、油質(zhì)等等。因此，針對(duì)汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因的分析是檢修汽輪機(jī)異常振動(dòng)的關(guān)鍵。汽輪機(jī)的異常振動(dòng)又直接關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行，零部件或整個(gè)機(jī)組的過大振動(dòng)，均會(huì)帶來嚴(yán)重的后果，因此發(fā)電廠機(jī)組運(yùn)行時(shí)則規(guī)定汽輪機(jī)軸瓦振動(dòng)≥80um時(shí)，就必須停運(yùn)汽輪機(jī)處理。

2 機(jī)組振動(dòng)增大的原因分析

2、1 動(dòng)葉柵與隔板摩擦

對(duì)于發(fā)電廠所使用的汽輪機(jī)是軸流式汽輪機(jī)，在蒸汽沿軸向從高壓端膨脹做功流向低壓端的同時(shí)，蒸汽壓差在轉(zhuǎn)子上就會(huì)形成軸向推力。汽輪機(jī)在帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的推力盤靠向工作瓦塊，當(dāng)軸向位移超過汽輪機(jī)允許最小間隙時(shí)，工作瓦塊磨損，造成動(dòng)葉柵與隔板摩擦。動(dòng)靜摩擦在圓周上各點(diǎn)的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側(cè)溫度高于輕摩擦側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉(zhuǎn)子受熱彎曲，產(chǎn)生一個(gè)新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上引起振動(dòng)。

如2016年，發(fā)電廠3#汽輪機(jī)運(yùn)行中因振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)，緊急停運(yùn)3#汽輪機(jī)處理。在檢修過程中發(fā)現(xiàn)，工作瓦塊有磨損跡象，同時(shí)產(chǎn)生的軸向位移超過允許值，復(fù)速級(jí)和動(dòng)葉片和相應(yīng)的隔板之間產(chǎn)生摩擦，造成機(jī)組振動(dòng)過大。更換推力瓦過程中，由于新購買的異形推力瓦塊厚度超出0.3mm，無法車床加工，檢修無法進(jìn)行時(shí)，筆者提出運(yùn)用技術(shù)能力強(qiáng)的鉗工采用手工刮削的方式，將推力瓦塊加工到規(guī)定尺寸，刮削精度不超過0.01mm，大大節(jié)約了檢修成本和檢修時(shí)間，檢修后3#機(jī)汽輪機(jī)組運(yùn)行正常，振動(dòng)指標(biāo)達(dá)到要求。

2、2隔板出現(xiàn)裂紋

汽輪機(jī)隔板是由隔板圈、靜葉、隔板體三部分組成。隔板在汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)承受很大的蒸汽壓差，從而產(chǎn)生一定的應(yīng)力和擾度，當(dāng)應(yīng)力和擾度超過最大允許值時(shí)，隔板受應(yīng)力作用達(dá)到疲勞極限，產(chǎn)生裂紋，就會(huì)損壞隔板或者引起機(jī)組振動(dòng)。特別是機(jī)組超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，各級(jí)隔板壓力都會(huì)增加，隔板兩側(cè)壓差增大，尤其前幾級(jí)隔板強(qiáng)度一般較為薄弱。在檢修過程中發(fā)現(xiàn)，發(fā)電廠汽輪機(jī)前幾級(jí)隔板就出現(xiàn)了裂紋現(xiàn)象，因此應(yīng)按照機(jī)組運(yùn)行要求，避免超負(fù)荷運(yùn)行，在以后的檢修過程中，應(yīng)密切注意隔板裂紋情況，防止更大的缺陷發(fā)生。

2、3真空度對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響

當(dāng)機(jī)組真空度較低，又要保持機(jī)組負(fù)荷不變時(shí)，汽輪機(jī)的進(jìn)氣量必須增加，這就造成汽輪機(jī)葉片、隔板受力過負(fù)荷，軸向推力也隨之增加。不僅如此，由于真空度的降低，排汽溫度升高，從而引起排汽氣缸受熱變形，機(jī)組中心產(chǎn)生偏移，造成機(jī)組振動(dòng)增大。而排汽溫度的升高還會(huì)使凝汽器銅管受熱膨脹，凝汽器銅管工作環(huán)境惡化，銅管松弛、變形甚至斷裂，影響凝汽器換熱，形成惡性循環(huán)，進(jìn)一步造成機(jī)組振動(dòng)增加。

而當(dāng)真空度較高時(shí)，如果機(jī)組負(fù)荷沒有隨之提高，那么汽輪機(jī)末幾級(jí)做功就會(huì)減少，蒸汽流向在末級(jí)會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)機(jī)組振動(dòng)同樣有一定的影響。

綜上所述，真空度是汽輪機(jī)組運(yùn)行的一個(gè)重要參數(shù)，不僅關(guān)系的發(fā)電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)機(jī)組振動(dòng)也有著重要的影響。

2、4 蒸汽壓力、溫度低對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響

當(dāng)主汽溫度、壓力降低，蒸汽做功的熱焓降也降低，在這樣的工況條件下，要維持機(jī)組負(fù)荷不變，就勢(shì)必造成汽耗量的增加，這不僅影響發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而同樣使得轉(zhuǎn)子軸向推力增大。氣溫的降低還造成了后幾級(jí)葉片的溫度增加，后幾級(jí)葉片在不良工況、超溫、過負(fù)荷的條件下運(yùn)行，使得葉片發(fā)生水蝕，縮短機(jī)組壽命，引起機(jī)組振動(dòng)增大。

因此，當(dāng)主汽溫度、壓力降低時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照汽輪機(jī)運(yùn)行規(guī)程，降低機(jī)組負(fù)荷，調(diào)整工況品質(zhì)，并加強(qiáng)蒸汽管道和氣缸疏水。

3、結(jié)語

汽輪機(jī)異常振動(dòng)在機(jī)組運(yùn)行過程中是幾乎無法避免的故障。同時(shí)也是較為常見的故障，在檢修此類故障時(shí)，不能急于拆解機(jī)組，首先應(yīng)對(duì)故障特征進(jìn)行故障振動(dòng)分析，確定故障點(diǎn)后查看機(jī)組維修記錄，確認(rèn)故障點(diǎn)零部件情況。如故障點(diǎn)零部件剛剛檢修過并更換，應(yīng)再次確認(rèn)故障點(diǎn)，確認(rèn)后在進(jìn)行拆解。一般來說，短期內(nèi)進(jìn)行過維護(hù)保養(yǎng)的部件出現(xiàn)故障的幾率遠(yuǎn)小于維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)的部件。因此在進(jìn)行汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因分析時(shí)要格外注意，許多情況需要檢修人員長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)來判斷的，加強(qiáng)企業(yè)汽輪機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)人員培訓(xùn)，提高檢修人員理論素質(zhì)及專業(yè)技能是提高汽輪機(jī)故障檢修效率的最佳途徑。

參考文獻(xiàn)

[1]《汽輪機(jī)原理》 黃樹紅 中國(guó)電力出版社 2016

[2]《汽輪機(jī)振動(dòng)分析》 撫順發(fā)電有限責(zé)任公司 2013

[3]《主汽溫度壓力過高或過低對(duì)運(yùn)行汽輪機(jī)的危害》賀偉 電力安全技術(shù) 2009-11

（作者單位：重慶松藻電力有些責(zé)任公司）