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引言

汽輪機是火力發電廠的重要設備,其設備結構復雜,運行環境惡劣,汽輪發電機組的故障率高,尤其是軸承異常振動,如果發現不及時或處理不當,會造成汽輪機軸瓦損壞、轉子彎曲,甚至造成大軸斷裂等事故,一旦發生故障就會造成極大的經濟損失。為了提升汽輪機發電機組的可靠性,降低故障發生率,需要對汽輪機軸承振動大的原因進行分析,探討影響汽輪機軸承振動大的原因,提出改進的措施,以提升汽輪機軸承運行的可靠性,延長汽輪機軸承使用壽命。

1汽輪機軸承振動大的原因分析

1.1汽輪機主軸激振現象

汽輪機主軸運行工況是反映汽輪機是否安全穩定運行的關鍵指標。汽輪機主軸的轉速、偏心度、軸振動和脹差等參數變化都會引起軸承的異常振動,尤其是高參數大容量火力發電廠,其蒸汽對汽輪機的葉片不斷產生沖擊,導致氣流激振,汽輪機主軸經常受到氣流激振現象的影響后,導致與汽輪機主軸相配合的軸承振動異常,甚至振幅擴大。

1.2因轉子熱變形導致振動異常

印尼某火力發電廠一臺型號N350-24.2/566/566的汽輪機在冷態啟動時,在轉子達到臨界轉速時,機組突然發生強烈振動,超過振動報警值125μm。究其原因:汽缸內蒸汽溫度急劇上升,汽缸金屬溫度升速快,使汽缸上下缸溫差、內外壁溫差增大,容易引起汽缸膨脹不均勻。汽缸的溫度和轉子溫度不同步,汽缸膨脹受阻,將會引起軸承位置和標高發生變化,從而導致轉子中心發生改變,引起動靜部分摩擦,造成機組振動。轉子受熱增加,振幅波動相對擴大。

1.3軸封供氣壓力變化的影響

軸封是保證汽輪機高速穩定運轉的關鍵部件,通常選擇金屬材質的高壓封片。隨著汽輪機發電機組運行,軸封供汽的溫度也逐漸升高,供氣壓力相應發生變化,導致高壓封片的壓力變化,封片內部供氣壓力和內部蒸汽壓力之間的壓力差造成軸承振動加劇。

2汽輪機軸承振動大的處理措施

隨著技術進步,科研人員已探索出多種處理汽輪機軸承振動大的方法,包括排除氣流激振對主軸的影響,減小主軸與軸承之間的摩擦面,減輕摩擦振動,完善主軸的加工質量等。本文進一步探索了通過"悶缸"原理消除振動現象,并研究了一種關于軸承振動的保護系統。

2.1利用汽輪機"悶缸"原理消除振動現象

汽輪機本體由轉動部分和靜止部分組成,轉動部分包括動葉片、葉輪、主軸、聯軸器及緊固件等旋轉部件:靜止部分包括汽缸、噴管隔板、蒸汽室、軸承、滑銷系統、隔板套、軸承座、汽封、機座和下緊固件。汽輪機工作原理:鍋爐產生的高壓蒸汽推動汽輪機透平葉輪旋轉,將蒸汽的熱能轉變為轉子回轉的機械能。汽輪機轉子與發電機轉子連接,汽輪機回轉帶動發電機回轉,切割磁力線,機械能變為電能。"悶缸"原理就是隔絕汽輪機所有進汽,包括排汽或疏水到凝汽器:停止汽輪機本體的一切疏水,盡可能保持汽缸上下溫度一致,以減少轉子的熱彎曲。

"悶缸"操作:機組突然發生強烈振動超過125μm時,汽輪機應該采取緊急停機措施,立即破壞真空進行悶缸操作。"悶缸"操作步驟主要就是破壞真空,關閉所有的進氣門、疏水門,具體包括:（1)恢復潤滑油系統向汽輪機軸承供油:啟動頂軸油泵:（2)開啟真空破壞閥,停止射水泵運行,即空氣進入汽輪機,產生鼓風摩擦,對轉子起制動作用,使轉子停止轉動:（&)隔離汽輪機本體的內、外冷源:（3)關閉進入汽輪機所有汽門以及所有汽輪機本體、抽汽管道疏水門,使汽輪機上下汽缸和轉子的溫度達到一致:（5)監視汽缸上下缸的溫差并確保在設定范圍內:（6)檢修機頭架上的百分表,檢查轉子彎曲隨時間的變化情況,轉子彎曲超過規定值,禁止其啟動:（7）當汽缸上下缸溫差小于設定值時,溫差越大越容易造成轉子彎曲,轉子隨著溫差的減小,彎曲度變小,手動試盤車:（8)轉子多次180o盤轉,當轉子彎曲值回到正常值時,投入連續盤車。

利用汽輪機"悶缸"原理解決汽輪機振動問題,不僅適用于型號為N&50j23.2-566-566凝汽式汽輪機,同時也適用于其他型號的汽輪機。

2.2軸承振動保護系統的應用

該軸承保護系統包括Ts1采集卡和DEH采集卡,Ts1采集卡和DEH采集卡信號連接,Ts1采集卡的輸入端連接有多個振動信號采集單元,振動信號采集單元固定在軸瓦外壁上,DEH采集卡的輸出端依次連接故障信號處理模塊、振動信號判斷模塊、振動信號運算模塊和振動信號輸出模塊,故障信號處理模塊接收DEH采集卡輸出的第一信號并輸出第二信號,第二信號連接在振動信號判斷模塊的輸入端,振動信號判斷模塊輸出第三信號,并輸入至所述振動信號運算模塊中,振動信號運算模塊輸出第四信號,并輸入至所述振動信號輸出模塊中,振動信號輸出模塊輸出第五信號,通過信號線纜發送至ETs系統中。軸承振動保護系統示意圖如圖1所示。

通過Ts1系統和DEH系統單獨對軸瓦振動信號進行采集,并且經過DEH系統中的故障信號處理模塊、振動信號判斷模塊、振動信號運算模塊和振動信號輸出模塊對信號進行判斷處理,將故障信號加以切除,然后對報警信號和保護信號進行邏輯處理后輸出,得到最終輸出信號,確保機組在振動信號超過保護動作值時保護能正常動作。

2.3其他處理方式

為避免軸承振動,做好汽輪機的啟動前工作尤為重要,啟動前要對蒸汽系統、疏水系統、油系統等認真逐個檢查,確保每個系統處于正常工作狀態:工作人員還應熟悉汽輪機機組的工作原理、摩擦原理,提高技術檢查的責任心,對設備定期檢查、維護,加強業務知識的培訓,增強分析解決問題的能力。

3結語

本文針對大型發電廠汽輪機軸承振動大的現象進行了原因分析,利用"悶缸"原理消除了汽輪機軸承振動現象,通過應用軸承振動保護系統,為汽輪機軸承提供安全保障,確保汽輪機發電機組的正常運行。