大型火电厂汽轮机轴承振动大的原因及对策分析

来源 :中国电气工程学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:csj123
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  摘要:随着社会经济的不断发展,同时也是顺应可持续发展的要求,火电厂的规模和装机容量也在逐渐扩大。汽轮机作为大型火电厂的重要组成部分,得到了广泛关注。一方面,汽轮机的正常运转能够使电力得到有效的规划。另一方面,随着装机容量的增大,汽轮机轴承仍然存在着振动较大的情况,需要技术人员去解决。因此文章针对大型火电厂汽轮机轴承振动大的原因,提出适当的解决方法。
  关键词:大型火电厂汽轮机;轴承震动;
  1. 汽轮机轴承振大原因
  (1)气流激振。大型火电厂轴承转动中,气流激振现象比较常见,由此导致振动幅度变大,原因包含:1)汽轮机通过叶轮及安装的叶片,将蒸汽机械能转换为动能,蒸汽对叶片不断冲击,因叶片所占面积大,且末级叶片比较长。气流到达轮机尾端,运行不规则且比较混乱。同时,叶片具有膨胀与收缩性,连续性振动影响下发生改变,影响到汽轮机流经通道出现激振。2)气流激振与传统振动方式有所差异,其主要体现在频率不稳定,气流激振频率严重分化,如果汽轮机处于低频状态,其分量数值就会增大,产生较大的气流差值,运行参数不断变大,发生轴承振大。
  (2)转子热变形。随着装机容量的增长,转子长度也不断增加,转子出现热变形,导致机组振动出现异常。首先,根据转子热变形机组振动特点,振动幅度与机组转子运行时间密切相关。转子运行时间越长,其产生的热量就越多,温度也不断增加。转子运行是有规则的,有相应的承受标准。如果高出现有负载量,就会影响汽轮机组冷却状态,转子自身金属特点也会改变。尤其在机组启动到定速时间,很多汽轮机转子都会出现热变形。其次,转子不断受热,就会发生弯曲变形,呈现出“凹凸不平”,在运作渠道中机组运行受阻,发生异常振动。此外,转子材质不同,其承受内应力也不同,热量释放也有所差异。转子受热后,导致振动倍数不断增加,结合热量散发频率形成相位波动,此种情况下,转子异常振动更加明显。
  (3)摩擦振动。摩擦振动引起振大主要体现为:1)受转子影响,机组运行中,工作温度不断升高,导致机组内外部形成气压差。如果气压差发生变化,振动信号也会不同,受线性冲击影响,主工频产生新的不平衡力并占据主导地位,由此形成振动加剧现象。2)转子与轴承摩擦过程中,火电机组分化统一区间波形,分化数量大,波形发生“削顶”现象,导致振动加剧。3)汽轮机持续运转情况下,突然骤停,导致相位变化,轴承临界值出现降速,原始温度变小。由此温度突然升高或降低,就会引起汽轮机抖动,产生摩擦导致振动加剧。
  (4)轴封供汽压力。在汽轮机组中,轴封是重要构成部件,其结构、材质与形状也会造成轴承振动。其材质构造,一般通过高压封片进行安装。机组运行时,温度升高无法规避,高压封片类似于硬性组件,外部结构比较脆弱,使用不当会发生软化问题。如果轴封受热变形,就会使轴封供气压力变大,封片发生倒伏,高压端蒸汽外漏,低压端空气进入。随着负荷变化,轴封呈现高低起伏不同的变化,尤其是低压缸轴封供气压力与内部蒸汽两者之间的压力差,导致振动加剧。(5)人员操作不规范。汽轮机组运行中,操作人员操作不规范,也是引起轴承振大的重要因素。部分火电厂操作人员主管认为自身经验丰富,不用检查就可进行操作,因此实际执行时,不会严格依照步骤进行操作,甚至出现错误操作,导致润滑油发生中断。一旦润滑油中断,轴承失去支撑动力,汽轮机动静部分出现严重的摩擦,从而引起振动加剧问题。
  2. 大型火电厂汽轮机轴承振动大的处理方法
  2.1 仔细检查排除汽流激振现象
  仔细排查气流激振现象非常必要。主要内容有:
  (1)运行人员进行定期检查,根据汽轮机的特点进行气流激振的信息记录。
  (2)分析故障。检查人员应该以“月”或者“年”为标准,将每一次振动所出现的时间以及相关数据对应。并根据机组轴承振动中的最大值与最小值的比较,绘制出相应的曲线。
  (3)曲线的分析工作。曲线的走势与变化幅度都代表着汽轮机在负荷临界点的速率变化。检查人员应该采用逐一排除的方式,根据蒸汽流量的不同进行气汽压的调整,最终达到气流激振排除的目的。
  2.2 控制转子温度,避免因受热不均产生热变形
  控制转子温度的措施主要体现在以下几个方面:
  (1)工作人员要进行转子的状态性检查,以转子系统的均和性为主,将旋转的重心进行重新调整。如果重心以规范化布局的形式呈现在机组内部,那么则会使轴承的工频减弱,从而实现转子温度控制的目标。
  (2)运行人员定期监视转子的温度及偏心,合理安排机组检修时间,将偏心大的转子进行直轴,消除弯曲情况,避免转子热弯曲的发生。
  (3)加强机组的开停机管理,使转子受热均匀,避免转子热弯曲。通过以上措施从而减少动静摩擦,防止振动产生。
  2.3 掌握摩擦振动原理,减轻摩擦振动现象
  首先,工作人员应该从摩擦的基本原理出发,研究振动现象。摩擦振动主要体现在转子上。当转子出现热弯曲的现象时,汽轮机会出现运动不规则、剧烈抖动等情况。由于转子的受力面积不同,所以摩擦力的大小也不尽相同。如果摩擦力相对较大,转子在不断运行下的温度也会随着升高,两个截面中的运转不平衡加剧。转子的某一局部会出现过热的现象,从而造成转子弯曲,振动增加。所以,工作人员应该从摩擦的原理出发,检查与核实问题。主要有:
  (1)记录振动的稳定性,及时检查转子质量。检查人员要调整机组运行中的温度与频率,将相邻两轴承之间的位置进行有效的调整。按照汽轮机的负荷、转速以及运转时间进行逐一统计,在运动规则性得以体现。
  (2)调整两个截面的位置,实现受力的均匀性与平衡性,减少摩擦过程中的热量。
  2.4 做好振动监测工作,完善轴系监控保护装置
  做好振动监测工作,完善轴系监控保护系统主要表现在机组轴承等材料的选择上。
  (1)应该将轴承的类型进行统一,以方便轴系监控设置的安装。
  (2)在操作过程中,技术人员应该进行反复的实验调整,在严格执行工艺方法的基礎上确保轴承选用及安装的合理化。
  2.5 完善轴封自动装置,加强运行中轴封监视及调整完善轴封自动装置,以轴封间隙的范围为基准,实现间隔的连续性调整。通过不断的实验来调整轴封的距离,利用压力差法的方式调节压力差。采取有效的过滤设备,防止轴封带水,将冷凝水与蒸汽分割,从而达到轴封的正常压力及蒸汽品质,利用自动装置加强机组轴封管理。提供机组各工况下的轴封供汽,避免因轴封压力不当,造成机组振动。
  3. 结束语
  综上所述,本文针对当前大型火电厂汽轮机组轴承振大问题,分析了振大基本原因,在此基础上提出了相关解决策略。在实际操作中,相关任玉环必须要详细了解轴承振大原因,通过提高检查技术的规范性,提高轴封自动装置性能,降低汽轮机组轴承振动幅度,以防因振动幅度太大,发生轴承被损害等事故。
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