1、大型汽輪機(jī)故障分析

　汽輪機(jī)組總是發(fā)生故障，主要是由于汽輪機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行從而導(dǎo)致其關(guān)鍵部位受到磨損，這樣就對(duì)機(jī)組的正常運(yùn)行產(chǎn)生了很大負(fù)面影響。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)是造成汽輪機(jī)磨損的重要原因，又有很多因素會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)生振動(dòng)，比如進(jìn)汽的參數(shù)、疏水、所用油的溫度和質(zhì)量等，這些因素都對(duì)機(jī)組的振動(dòng)有很大的影響。可見(jiàn)，只要任何一個(gè)設(shè)備或介質(zhì)都跟機(jī)組有關(guān)系，都有可能是機(jī)組發(fā)生異常振動(dòng)的原因。

2、常見(jiàn)汽輪機(jī)振動(dòng)故障分析及處理

　　2.1 對(duì)汽輪機(jī)常見(jiàn)的異常振動(dòng)進(jìn)行分析并排除 

　　下面將會(huì)詳細(xì)論述針對(duì)引起汽輪機(jī)組異常振動(dòng)的主要原因：汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動(dòng)等三個(gè)主要方面： 

　　2.1.1 汽流激振與故障排除 

　　由于受到不均衡的氣流沖擊力，導(dǎo)致汽輪機(jī)組的葉片會(huì)發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；而對(duì)于末級(jí)較長(zhǎng)的大型機(jī)組來(lái)說(shuō)，發(fā)生汽流激振現(xiàn)象的原因可能是由于在葉片膨脹末端，氣體發(fā)生流道的紊亂。因此，較大量值的低頻分量、振動(dòng)的增大受負(fù)荷等等具有明顯的影響，就成為汽流激振的明顯標(biāo)志。針對(duì)這兩大特征，根據(jù)較長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)對(duì)每次機(jī)組振動(dòng)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將相關(guān)曲線繪制出來(lái)，再觀察曲線的變化規(guī)律，總結(jié)成書(shū)面文字，方便以后的工作。經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)表明，為了避免汽流激振的產(chǎn)生，可以采用降低負(fù)荷的變化速率的方式。 

　　2.1.2 由轉(zhuǎn)子的熱變形導(dǎo)致的機(jī)組異常振動(dòng)特征和原因及其應(yīng)對(duì)措施 

　　引發(fā)汽輪機(jī)振動(dòng)的原因還有很多，例如轉(zhuǎn)子發(fā)生的熱變形。這種情況的發(fā)生在很大程度上取決于轉(zhuǎn)子的溫度以及蒸汽參數(shù)。轉(zhuǎn)子的熱變形大多數(shù)都發(fā)生在帶負(fù)荷階段，也就是在機(jī)組啟機(jī)定速之后，增加的是一倍頻振幅。此時(shí)，隨著轉(zhuǎn)子的溫度越來(lái)越大，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力發(fā)生釋放，從而引起轉(zhuǎn)子發(fā)生熱變形。同時(shí)，隨著一倍頻振動(dòng)的增加相位也發(fā)生變化，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲變形，就引發(fā)了轉(zhuǎn)子的異常振動(dòng)。 

　　2.1.3 摩擦振動(dòng)的特征、原因與應(yīng)對(duì)措施 

　　汽輪機(jī)的摩擦振動(dòng)有三個(gè)主要特征，一是在轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲或熱變形時(shí)，會(huì)產(chǎn)生新的不平衡力，這時(shí)候振動(dòng)信號(hào)的主頻仍然是工頻，不過(guò)可能會(huì)出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)子受到?jīng)_擊的影響。二是在汽輪機(jī)發(fā)生摩擦?xí)r，具有波動(dòng)特性的幅值和相位，其波動(dòng)可能持續(xù)比較長(zhǎng)的時(shí)間。但是，如果摩擦比較嚴(yán)重，振動(dòng)的振幅會(huì)急劇增大，其幅值和相位停止波動(dòng)。三是汽輪機(jī)的降速超過(guò)臨界狀態(tài)時(shí)，相對(duì)于正常升速時(shí)汽輪機(jī)發(fā)生的振動(dòng)一般要大很多，轉(zhuǎn)子在停止轉(zhuǎn)動(dòng)后會(huì)發(fā)現(xiàn)大軸的晃度有了很明顯的增加。 

　　2.2低壓對(duì)輪螺栓擋風(fēng)護(hù)板脫落 

　　國(guó)內(nèi)多臺(tái)機(jī)組在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，#4、5、6軸振動(dòng)突然增大，#5軸振動(dòng)更是嚴(yán)重超標(biāo)。緊急停機(jī)后，檢查發(fā)現(xiàn)靠近#5軸承的對(duì)輪螺栓擋風(fēng)板脫落。擋風(fēng)板分上下兩半，對(duì)輪上有一個(gè)環(huán)形槽，用螺絲把護(hù)板固定在環(huán)形槽內(nèi)。由于飛護(hù)板尺寸太小，或是對(duì)輪螺栓不合適，導(dǎo)致護(hù)板沒(méi)有完全固定在環(huán)月封n內(nèi)，在離心力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，把固定螺栓剪斷，因此安裝時(shí)一定要確認(rèn)護(hù)板尺寸大小合適，并固定于飛環(huán)形槽內(nèi)，不得外露。 

　　2.3配套設(shè)備側(cè)軸振超標(biāo) 

　　發(fā)電機(jī)#7軸瓦振動(dòng)超標(biāo)在國(guó)內(nèi)投產(chǎn)的多臺(tái)機(jī)組中屢有出現(xiàn)，此處一般發(fā)生普通強(qiáng)迫振動(dòng)，并與勵(lì)磁電流有關(guān)，隨其波動(dòng)。導(dǎo)致此類情況發(fā)生的原因是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有變化的不平衡質(zhì)量。例如：自身或其部件發(fā)生熱變形、護(hù)環(huán)可恢復(fù)性位移、通風(fēng)不順暢、端部線圈熱變形、轉(zhuǎn)子與油擋、密封瓦摩擦。還有就是轉(zhuǎn)子在制造廠“熱老化”工藝過(guò)程不足?；蛘呤寝D(zhuǎn)子線棒、槽楔隨勵(lì)磁電流的變化發(fā)生徑向位移或匝間短路等電氣故障。此類振動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)一般的處理措施是：在低發(fā)對(duì)輪處加配重，并應(yīng)兼顧低壓缸兩側(cè)軸瓦振動(dòng)。 

　　#8軸瓦振動(dòng)超標(biāo)，此處軸振動(dòng)處于合格范圍，而瓦振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)。此處振動(dòng)與低壓側(cè)軸瓦振動(dòng)超標(biāo)的原因基本相同，都是屬于飛軸承座支撐軸瓦的剛度不夠。因此，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)注意以下幾個(gè)環(huán)節(jié)： 

　　1）在機(jī)組的安裝過(guò)程中，要保證發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)的二次灌漿質(zhì)量，保證軸承座底板與臺(tái)板、臺(tái)板與基礎(chǔ)、軸承座中分面間接觸良好。 

　　2）保證發(fā)電機(jī)端蓋螺栓緊力足夠且均勻。并要做定子負(fù)荷分配，按照安裝工藝要求階梯形布置墊片，保證定子承載均勻。 

　　3）要避免氫氣冷卻器等部件產(chǎn)生共振引起發(fā)電機(jī)軸瓦振動(dòng)增大。 

　　2.4低壓側(cè)軸瓦振動(dòng)超標(biāo) 

　　近年來(lái)國(guó)內(nèi)大型機(jī)組低壓側(cè)軸瓦振動(dòng)超標(biāo)有以下幾種： 

　　某機(jī)組#6軸振動(dòng)合格，而瓦振動(dòng)超標(biāo)。分析此類情況的，軸振動(dòng)不大，說(shuō)明轉(zhuǎn)子不存在激振力大問(wèn)題，而軸瓦振動(dòng)大，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分析有可能是軸承座對(duì)軸瓦的支撐剛度不夠所致。現(xiàn)場(chǎng)采取了一此加固措施，但效果并不理想。根本的方法還是應(yīng)從設(shè)計(jì)入手，選取軸承座剛度好的材料和設(shè)計(jì)形式等。 

　　另外一種現(xiàn)象是某機(jī)組在試運(yùn)行期間出現(xiàn)#6軸Y方向振動(dòng)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，而基頻振動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，其兩側(cè)軸振動(dòng)正常，同時(shí)在此振動(dòng)軸承附近聽(tīng)到異音。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析判斷，振動(dòng)故障僅在#6軸承附近，隨后停機(jī)檢查#6軸瓦，發(fā)現(xiàn)上瓦塊定位彈簧斷裂，更換彈簧后機(jī)組重新啟動(dòng)，此處振動(dòng)消失。 

　　再者就是振動(dòng)方式以基頻為主，幅值和相位基本穩(wěn)定，這種振動(dòng)一般可通過(guò)做動(dòng)平衡得到改善。 

　　2.5勵(lì)磁端軸振動(dòng)超標(biāo) 

　　#9車由承為滑環(huán)外種端支撐軸承，很多現(xiàn)場(chǎng)也發(fā)生過(guò)#9軸振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題，在額定轉(zhuǎn)速下#9軸承振動(dòng)超標(biāo)，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)此處振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速升高而增大。分析原因一般是設(shè)計(jì)和安裝過(guò)程中存在一定的問(wèn)題。由于飛發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和延伸段采用三支撐結(jié)構(gòu)，延伸端轉(zhuǎn)子相對(duì)細(xì)且長(zhǎng)，因此，當(dāng)延伸端存在原始不平衡或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一延伸段聯(lián)軸器安裝超差，導(dǎo)致#9軸頸晃度偏大時(shí)，#9軸承處就很可能產(chǎn)生很大的軸振動(dòng)。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一延伸段聯(lián)軸器連接螺栓緊力不足或不均勻時(shí)，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，聯(lián)軸器中心也會(huì)發(fā)生偏差變化，從而引起不平衡，造成振動(dòng)逐漸增大。一般此類情況現(xiàn)場(chǎng)最有效的辦法還是動(dòng)平衡。

3  結(jié)語(yǔ)

　　汽輪機(jī)故障的危害非常嚴(yán)重，只有對(duì)異常部位進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，才能減少汽輪機(jī)異常狀況的發(fā)生。同時(shí)還要引進(jìn)先進(jìn)的管理技術(shù)，加強(qiáng)監(jiān)督管理，盡可能的減少故障的發(fā)生。同時(shí)，發(fā)電廠還應(yīng)該注意將技術(shù)引進(jìn)和人才培養(yǎng)結(jié)合起來(lái)，不斷創(chuàng)新崗位工作方式，加強(qiáng)技術(shù)性人才的培養(yǎng)，提高整體的工作效率和質(zhì)量，從而促進(jìn)大型發(fā)電廠機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。