火力发电厂汽轮机轴承振动大的原因分析及处理措施

引言

汽轮机是火力发电厂的重要设备,其设备结构复杂,运行环境恶劣,汽轮发电机组的故障率高,尤其是轴承异常振动,如果发现不及时或处理不当,会造成汽轮机轴瓦损坏、转子弯曲,甚至造成大轴断裂等事故,一旦发生故障就会造成极大的经济损失。为了提升汽轮机发电机组的可靠性,降低故障发生率,需要对汽轮机轴承振动大的原因进行分析,探讨影响汽轮机轴承振动大的原因,提出改进的措施,以提升汽轮机轴承运行的可靠性,延长汽轮机轴承使用寿命。

1汽轮机轴承振动大的原因分析

1.1汽轮机主轴激振现象

汽轮机主轴运行工况是反映汽轮机是否安全稳定运行的关键指标。汽轮机主轴的转速、偏心度、轴振动和胀差等参数变化都会引起轴承的异常振动,尤其是高参数大容量火力发电厂,其蒸汽对汽轮机的叶片不断产生冲击,导致气流激振,汽轮机主轴经常受到气流激振现象的影响后,导致与汽轮机主轴相配合的轴承振动异常,甚至振幅扩大。

1.2因转子热变形导致振动异常

印尼某火力发电厂一台型号N350-24.2/566/566的汽轮机在冷态启动时,在转子达到临界转速时,机组突然发生强烈振动,超过振动报警值125μm。究其原因:汽缸内蒸汽温度急剧上升,汽缸金属温度升速快,使汽缸上下缸温差、内外壁温差增大,容易引起汽缸膨胀不均匀。汽缸的温度和转子温度不同步,汽缸膨胀受阻,将会引起轴承位置和标高发生变化,从而导致转子中心发生改变,引起动静部分摩擦,造成机组振动。转子受热增加,振幅波动相对扩大。

1.3轴封供气压力变化的影响

轴封是保证汽轮机高速稳定运转的关键部件,通常选择金属材质的高压封片。随着汽轮机发电机组运行,轴封供汽的温度也逐渐升高,供气压力相应发生变化,导致高压封片的压力变化,封片内部供气压力和内部蒸汽压力之间的压力差造成轴承振动加剧。

2汽轮机轴承振动大的处理措施

随着技术进步,科研人员已探索出多种处理汽轮机轴承振动大的方法,包括排除气流激振对主轴的影响,减小主轴与轴承之间的摩擦面,减轻摩擦振动,完善主轴的加工质量等。本文进一步探索了通过"闷缸"原理消除振动现象,并研究了一种关于轴承振动的保护系统。

2.1利用汽轮机"闷缸"原理消除振动现象

汽轮机本体由转动部分和静止部分组成,转动部分包括动叶片、叶轮、主轴、联轴器及紧固件等旋转部件:静止部分包括汽缸、喷管隔板、蒸汽室、轴承、滑销系统、隔板套、轴承座、汽封、机座和下紧固件。汽轮机工作原理:锅炉产生的高压蒸汽推动汽轮机透平叶轮旋转,将蒸汽的热能转变为转子回转的机械能。汽轮机转子与发电机转子连接,汽轮机回转带动发电机回转,切割磁力线,机械能变为电能。"闷缸"原理就是隔绝汽轮机所有进汽,包括排汽或疏水到凝汽器:停止汽轮机本体的一切疏水,尽可能保持汽缸上下温度一致,以减少转子的热弯曲。

"闷缸"操作:机组突然发生强烈振动超过125μm时,汽轮机应该采取紧急停机措施,立即破坏真空进行闷缸操作。"闷缸"操作步骤主要就是破坏真空,关闭所有的进气门、疏水门,具体包括:（1)恢复润滑油系统向汽轮机轴承供油:启动顶轴油泵:（2)开启真空破坏阀,停止射水泵运行,即空气进入汽轮机,产生鼓风摩擦,对转子起制动作用,使转子停止转动:（&)隔离汽轮机本体的内、外冷源:（3)关闭进入汽轮机所有汽门以及所有汽轮机本体、抽汽管道疏水门,使汽轮机上下汽缸和转子的温度达到一致:（5)监视汽缸上下缸的温差并确保在设定范围内:（6)检修机头架上的百分表,检查转子弯曲随时间的变化情况,转子弯曲超过规定值,禁止其启动:（7）当汽缸上下缸温差小于设定值时,温差越大越容易造成转子弯曲,转子随着温差的减小,弯曲度变小,手动试盘车:（8)转子多次180o盘转,当转子弯曲值回到正常值时,投入连续盘车。

利用汽轮机"闷缸"原理解决汽轮机振动问题,不仅适用于型号为N&50j23.2-566-566凝汽式汽轮机,同时也适用于其他型号的汽轮机。

2.2轴承振动保护系统的应用

该轴承保护系统包括Ts1采集卡和DEH采集卡,Ts1采集卡和DEH采集卡信号连接,Ts1采集卡的输入端连接有多个振动信号采集单元,振动信号采集单元固定在轴瓦外壁上,DEH采集卡的输出端依次连接故障信号处理模块、振动信号判断模块、振动信号运算模块和振动信号输出模块,故障信号处理模块接收DEH采集卡输出的第一信号并输出第二信号,第二信号连接在振动信号判断模块的输入端,振动信号判断模块输出第三信号,并输入至所述振动信号运算模块中,振动信号运算模块输出第四信号,并输入至所述振动信号输出模块中,振动信号输出模块输出第五信号,通过信号线缆发送至ETs系统中。轴承振动保护系统示意图如图1所示。

通过Ts1系统和DEH系统单独对轴瓦振动信号进行采集,并且经过DEH系统中的故障信号处理模块、振动信号判断模块、振动信号运算模块和振动信号输出模块对信号进行判断处理,将故障信号加以切除,然后对报警信号和保护信号进行逻辑处理后输出,得到最终输出信号,确保机组在振动信号超过保护动作值时保护能正常动作。

2.3其他处理方式

为避免轴承振动,做好汽轮机的启动前工作尤为重要,启动前要对蒸汽系统、疏水系统、油系统等认真逐个检查,确保每个系统处于正常工作状态:工作人员还应熟悉汽轮机机组的工作原理、摩擦原理,提高技术检查的责任心,对设备定期检查、维护,加强业务知识的培训,增强分析解决问题的能力。

3结语

本文针对大型发电厂汽轮机轴承振动大的现象进行了原因分析,利用"闷缸"原理消除了汽轮机轴承振动现象,通过应用轴承振动保护系统,为汽轮机轴承提供安全保障,确保汽轮机发电机组的正常运行。