1、概述
汽轮机组的振动是机组运行必须要监测的一个非常重要的参数,因为当机组振动超过规定的范围时,将会引起设备的损坏,甚至造成严重后果:(1)使转动部件损坏。当机组振动过大时,会使叶片、围带、叶轮等各部件的应力增加,从而产生很大的交变应力,导致疲劳而损坏;(2)使机组动、静部分发生磨损;(3)使各链接部件松动;(4)直接造成运行事故。当机组振动过大,同时又发生在高压缸端侧时,有可能危及保安器误动作而发生停机事故。因此,机组运行中要严格检测其振动值。
近几年来,大庆油田宏伟热电厂机组频繁出现振动大引起的停机事件,这就使得我们不得不引起对汽轮机组振动故障的重视。
2 浅析热电厂常见振动故障
2.1 轴承的轴向振动
在测量机组振动过程中,常发现轴承的轴向振动过大,其振动频繁与转速相同。引起轴承轴向振动过大的原因有如下几点:(1)弯曲的转子在旋转时,轴颈产生偏转,轴颈在轴瓦内的油膜承力中心沿轴向随转速发生周期性变化,从而引起轴承座的轴向振动。(2)轴瓦受力中心跟轴承座几何中心不重合。(3)轴承座不稳固。挠曲的转子在旋转时,将力图使轴瓦及轴承座作相应的偏转,但轴承无法追随轴颈的偏转只能形成轴向振动。轴向振动的幅值同转子的挠曲程度成正比,而各轴承振动的相位则取决于转子挠曲弹性线的形状。在一阶临界转速附近转子2个轴承的轴向振动相位相反。而在二阶临界转速附近转子2个轴承的轴向振动相位则相同。
2.2 汽流激振
一般情况下,汽轮机组中的高中压转子是发生汽流激振的主要部件。其原因是汽轮机内流中的蒸汽会发生一定程度的膨脹,这样一来,一方面会使高中压转子产生切向力转矩,另一方面还会产生一个从高压端到低压端的轴向力,在这2种外力作用下高中压转子的叶片会在不均匀汽流的冲击作用下使汽轮机转子发生汽流激振这一故障。
2.3 转子热弯曲
所谓的汽轮机转子就是指汽轮机组中能够转动的部分,同时转子承担着汽轮机能量转化的重要任务,而转子热弯曲故障的产生与转子本身工作温度以及蒸汽的参数设定值有一定的关系。目前,转子热弯曲故障多在汽轮机组冷态起机定速带负荷运行中发生,这是因为在这种工作条件下,转子工作温度较高,同时叶片、叶轮和主轴在高速旋转下,会受到较大的离心应力,进而容易发生弯曲形变,如果转子发生热弯曲故障后仍不采取措施,那么还将会导致摩擦振动等其他故障的产生,影响电厂发电机组运行**。
2.4 摩擦振动
在长时间运行状态下,汽轮机转动部分如叶栅、叶轮主轴等会在外力和高温条件等作用下产生一定的热弯曲故障,进而对转动部分原来的稳定状态造成一定的破坏,*终产生摩擦振动故障。在这种情况下,汽轮机振动信号仍保持在工频状态,但是在转子以及其他因素的作用下会经常发生分频、倍频以及高频分量的现象,甚至有时还会有波形削顶这一异常现象的发生。另外,汽轮机转子产生摩擦振动故障情况下,其振动频率和幅值存在波动的基本特征,一旦这种故障存在时间过长,那么将会导致涡动现象的发生。