尚李超

摘要：汽輪機(jī)的靜動摩擦是引起摩擦振動的常見原因，摩擦振動故障的準(zhǔn)確診斷及檢測對提高汽輪機(jī)的安全性能具有重要意義。當(dāng)前，在摩擦誤差診斷中，主要根據(jù)振動、頻譜、波形或軸軌變化來分析振動特性?；诖耍疚脑敿?xì)探討了電廠汽機(jī)摩擦振動故障分析與診斷。

關(guān)鍵詞：電廠汽機(jī);摩擦振動;原因;診斷

汽輪機(jī)作為電廠發(fā)電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其運(yùn)行效率直接影響電廠的發(fā)電效果。然而，在汽輪機(jī)運(yùn)行中，受各種管道因素的影響，易產(chǎn)生摩擦振動故障，嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，給電廠造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。針對這一問題，電廠技術(shù)人員需高度重視，做好汽輪機(jī)的日常維護(hù)檢修工作，掌握常見的一些振動故障解決方法，以便在出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)解決處理，確保汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

一、電廠汽機(jī)摩擦原因

動靜態(tài)摩擦問題通常會導(dǎo)致汽輪機(jī)其他部件發(fā)生故障，如轉(zhuǎn)子彎曲，從而加劇塊體振動惡化，導(dǎo)致大軸完全彎曲或塊體破裂。摩擦振動故障主要原因?yàn)椋?/p>

1、轉(zhuǎn)軸振動過大。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸振幅超過動、靜態(tài)振動偏差時(shí)，摩擦振動可能受到損壞。

2、動靜間隙不足。設(shè)計(jì)空間值、安裝空間過小，或間隔調(diào)整不滿足安裝維護(hù)等要求，導(dǎo)致摩擦振動故障。

3、缸體跑偏、彎曲、變形。若上、下輥溫差大，預(yù)熱時(shí)間不足，輥可能變形甚至彎曲變形，這也是摩擦振動失效的一個(gè)主要原因。

4、轉(zhuǎn)子和軸承的不對稱。旋轉(zhuǎn)部件的變形及位移，轉(zhuǎn)子和軸承中心的不對稱導(dǎo)致整個(gè)轉(zhuǎn)子在最外側(cè)傾斜。若出現(xiàn)以下情況，摩擦故障可能會在短時(shí)間內(nèi)迅速增加：①摩擦錯(cuò)誤;②摩擦失效類型故障：振幅連續(xù)變化，波動無明顯規(guī)律。

二、汽機(jī)摩擦振動故障帶來的危害

汽輪機(jī)運(yùn)行中的摩擦振動故障主要是由于平衡位置的偏離，導(dǎo)致動能和位能的轉(zhuǎn)換。一般來說，若汽輪機(jī)輕微振動且不超過某一振幅，則不會影響其正常運(yùn)行，因此不會造成危害事件。一旦振幅增大，將直接危及汽輪機(jī)系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)故障，降低汽輪機(jī)的工作效率。汽輪機(jī)振動故障的原因很多，包括軸承磨損、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子水路堵塞、軸系中心變化等。這些故障屬于異常振動，若不及時(shí)處理，將導(dǎo)致汽輪機(jī)組部件松動，造成機(jī)組內(nèi)動部件與靜態(tài)零件摩擦，最終造成汽輪機(jī)振動故障。該故障將加速機(jī)器的老化過程，縮短機(jī)器的使用壽命。由于汽輪機(jī)振動故障種類較多，電廠技術(shù)人員在安裝及使用中需做好檢查和試驗(yàn)工作，確保振動幅值控制在合理范圍內(nèi)。當(dāng)前，我國已頒布了一系列汽輪機(jī)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，其中明確規(guī)定運(yùn)行時(shí)的振幅應(yīng)控制在0.05mm以內(nèi)。

三、電廠汽機(jī)摩擦振動故障防范措施

1、建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)。為了準(zhǔn)確查找汽輪機(jī)摩擦振動的原因，相關(guān)專家學(xué)者需建立完善的汽輪機(jī)振動診斷系統(tǒng)，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)振動問題提供準(zhǔn)確依據(jù)。在新時(shí)代背景下，科技的不斷進(jìn)步為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)的構(gòu)建打下了良好的基礎(chǔ)，利用數(shù)字仿真技術(shù)模擬人腦神經(jīng)，可建立一個(gè)符合人腦信息處理邏輯的系統(tǒng)流程。為實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)摩擦診斷的目的，需在汽輪機(jī)的每個(gè)振動點(diǎn)上安裝接收、卸載和吸收紅色采集裝置，以便采集汽輪機(jī)運(yùn)行信號，并將采集到的信號存儲在相關(guān)文件中。在此基礎(chǔ)上，對采集到的信號進(jìn)行去噪處理，提取并存儲信號中的小波能量。這樣就可對汽輪機(jī)的故障特征進(jìn)行測試診斷，以找出汽輪機(jī)摩擦振動的主要原因，有利于技術(shù)人員采取有針對性的維修調(diào)整措施，從而提高汽輪機(jī)故障處理效率及質(zhì)量，促進(jìn)汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。

2、避免油膜不穩(wěn)定。在汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)工程中，必須適當(dāng)提高系統(tǒng)阻尼及軸系的穩(wěn)定效果。在生產(chǎn)過程中，必須嚴(yán)格按工藝技術(shù)操作，做好控制檢查工作，以免受到各種客觀因素的影響，降低汽輪機(jī)軸系的穩(wěn)定性，這樣能從根本上降低汽輪機(jī)摩擦振動的發(fā)生率，有利于提高汽輪機(jī)工作水平。在此基礎(chǔ)上，電廠還應(yīng)重視汽輪機(jī)軸承的日常維護(hù)管理，汽輪機(jī)在長期運(yùn)行中不可避免地會出現(xiàn)各種故障問題，通過日常維護(hù)，可有效避免油膜不穩(wěn)定的問題。為滿足這一需求，設(shè)計(jì)人員在汽輪機(jī)設(shè)計(jì)中需遵循安全運(yùn)行原則，適當(dāng)增加汽輪機(jī)的對比壓及負(fù)載，同時(shí)減小軸承寬度。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)相應(yīng)提高油溫，增加軸承系數(shù)，同時(shí)降低潤滑油的附著力。這種方法雖能有效避免汽輪機(jī)的摩擦振動故障，但也會降低油膜厚度，若汽輪機(jī)長期在高溫下運(yùn)行，油質(zhì)會老化。因此，設(shè)計(jì)人員需高度重視。

3、避免氣流震蕩。汽輪機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的氣流振動頻率高于其它振動頻率，針對氣流振動問題，有必要對設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。設(shè)計(jì)人員可利用反渦流技術(shù)干擾流體向汽輪機(jī)的軸向運(yùn)行，以強(qiáng)化流體轉(zhuǎn)速。同時(shí)，軸承軸徑偏心度也可適當(dāng)增大，可有效降低軸承振幅。此外，設(shè)計(jì)人員還可通過改變軸承形狀來打亂軸向旋流，從而減小軸承切向力，保證汽輪機(jī)運(yùn)行期間轉(zhuǎn)子始終高速穩(wěn)定運(yùn)行，減少摩擦振動故障的發(fā)生。

4、合理調(diào)整均壓箱壓力。汽輪機(jī)啟動后，若壓力過高，將增加汽輪機(jī)的供氣量，這樣可能會出現(xiàn)汽封漏氣問題，若不及時(shí)處理，蒸汽將隨著運(yùn)行逐漸進(jìn)入汽輪機(jī)系統(tǒng)中，導(dǎo)致摩擦振動故障。為避免這一問題，需合理調(diào)整均壓箱壓力。正常情況下，汽輪機(jī)均壓箱壓力值需控制在0.05MPa左右，只有滿足這一要求，均壓箱才能充分發(fā)揮其作用功能，有效阻隔現(xiàn)有系統(tǒng)及蒸汽，從而減少汽輪機(jī)摩擦振動故障的發(fā)生率。

5、合理控制汽輪機(jī)的運(yùn)行。在電廠汽輪機(jī)運(yùn)行期間，雖然負(fù)壓樁可通過主油箱控制，但為了避免油霧，技術(shù)人員需在汽輪機(jī)運(yùn)行期間使用主油泵切斷油。在此基礎(chǔ)上，通過主油箱向軸承箱提供負(fù)壓，促進(jìn)污染物進(jìn)入汽輪機(jī)油系統(tǒng)中。采用這種操作方式時(shí)，主油箱的負(fù)壓需控制在486Pa左右。此外，電廠技術(shù)人員在日常維護(hù)管理工作中還應(yīng)注意檢查主油箱、油凈化裝置、軸承箱等部件，并測試油箱的密封性，若密封性不合格，需使用硅膠進(jìn)行密封，選用的硅膠必須保證良好的耐油性，以避免汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)雜質(zhì)或水分進(jìn)入油箱而引起摩擦振動故障。

6、檢查轉(zhuǎn)子熱彎曲故障。電廠汽輪機(jī)在運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子需在蒸汽區(qū)長時(shí)間工作，這也使轉(zhuǎn)子在熱作用下產(chǎn)生熱彎曲故障，導(dǎo)致汽輪機(jī)摩擦振動。針對這些故障，設(shè)計(jì)人員在汽輪機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)需選擇耐高溫性強(qiáng)、耐腐蝕性好的材料作為轉(zhuǎn)子材料。當(dāng)汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子熱彎曲故障時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)停止汽輪機(jī)運(yùn)行，將故障轉(zhuǎn)子拆除并更換新轉(zhuǎn)子，以解決故障問題，保證汽輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

7、對其他問題的防范措施。除上述問題外，膨脹不均也是電廠汽輪機(jī)摩擦失效的主要原因，膨脹不均的原因是汽輪機(jī)在受熱與加熱時(shí)受阻。為解決這一問題，技術(shù)人員需在汽輪機(jī)使用前進(jìn)行全面檢查，及時(shí)消除各種隱患，疏通所有管道，并在疏水中對管道設(shè)施及汽輪機(jī)機(jī)體進(jìn)行徹底清理。此外，在汽輪機(jī)運(yùn)行中，再熱壓力與金屬汽缸之間的應(yīng)力不均勻時(shí)，要求技術(shù)人員及時(shí)檢查故障。

總之，在電廠汽輪機(jī)運(yùn)行中，受各種因素影響，經(jīng)常會出現(xiàn)靜動態(tài)部件間的摩擦問題。機(jī)器的各種故障易導(dǎo)致機(jī)器子系統(tǒng)不穩(wěn)定，輕則可能導(dǎo)致機(jī)組振動，重則導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸嚴(yán)重彎曲或損壞。為避免這些問題的發(fā)生，有必要對汽輪機(jī)摩擦振動故障原因進(jìn)行詳細(xì)分析診斷，并采取有針對性的措施加以解決，以促進(jìn)電廠汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]何升旗.電廠汽機(jī)摩擦振動故障分析與診斷[J].電力系統(tǒng)裝備，2021（08）.

[2]徐軍鋒.電廠汽機(jī)摩擦振動故障分析與診斷[J].設(shè)備管理與維修，2019（21）.