电厂汽轮机振动大的原因分析及处理

电厂汽轮机振动大的原因分析及处理

摘要:汽轮发电机组是电厂系统中的重要设备。振动现象在电厂汽轮机系统普遍存在,这种现象,在一定临界值范围内是不可避免也是允许的。但是超过临界值的振动会给机组乃至整个发电系统带来安全隐患。机组的振动状态对汽轮机组运行的可靠性影响巨大。本文探究汽轮机振动产生原因,产生危害并给出应对措施。

关键词:汽轮机振动危害应对措施

前言

电力系统是支撑一个国家经济发展的重要能源之一,因此,我国经济的持续高速发展需要电力系统的稳定运行。为了保障城市经济的发展与居民用电的稳定,加强汽轮发电机组日常保养与维护,保障城市供电已经成为了发电厂维护部门的重要任务。汽轮发电机组,在正常运行中总是不可避免的存在着振动,超过一定的临界值之后,会给设备造成极大的危害。下面将具体的介绍振动产生的危害和振动产生的原因及解决办法。

1 汽轮机振动产生主要原因

一般来说,汽轮机的启停过程中产生的振动较大。汽轮发电机组在启停过程中,当转速达到临界转速时,机组出现剧烈振动,而超过这一转速后振动又减小,恢复正常。引起汽轮发电机组振动的原因很多,

但是主要原因有制造水平不高、安装不够合理、检修和运行管理水平不高,而且它们之间又是相互影响的。具体原因如下。

1.1 由于机组在运行中中心不正而引起振动。

(1)汽轮机启动时,如暖机时间不够,升速或加负荷太快。将引起汽缸受热膨胀不均匀,或者调节系统有卡涩,使汽缸不能自由膨胀,均会使汽缸对转子发生相对歪斜,机组产生不正常的位移,造成振动。

(2)机组在运行中若真空下降,将使排汽温度升高,后轴承上抬。因而破坏机组的中心,引起振动。

(3)机组大修后靠背轮安装不正确。中心没有找准确,因而运行时产生振动,且此振动是随负荷的增加而增加。

(4)机组在进汽温度超过设计规范的条件下运行。将使其胀差和汽缸变形增加。如高压轴封向上抬起等。这样,会造成机组轴向位移超过允许限度,引起振动。

(5)间隙振荡。当转子因某种原因与汽缸不同心时,可能产生间隙振荡,也称为汽隙振荡。

1.2 由于转子质量不平衡而引起振动

(1)运行中叶片折断,脱落或不均匀磨损、腐蚀、结垢,使转子发生质量不平衡。如发电机转子绕组松动或不平衡等,均会使转子发生质

量不平衡。由上述两个方面的原因,转子上出现质量不平衡时,则转子每转一周,就要受到一次不平衡质量所产生的离心力的冲击,这种离心力周期作用的结果,就是发生振动。

(2)转子发生弹性弯曲而引起振动。转子发生弯曲,即使不引起汽轮机动静部件之间的摩擦,也会引起振动,其振动特性和由于转子质量不平衡振动的情况类似,不同之处是这种振动显著地表现为轴向振动,尤其当通过临界转速时,其轴向振幅增大得更为显著。

(3)轴承油膜不稳定或受到破坏而引起振动。油膜不稳定或破坏,将会使轴瓦乌金很快烧毁,进而将引起因受热而使轴颈弯曲,以致造成剧烈的振动。

(4)汽轮机内部发生摩擦而引起振动。工作叶片和导向叶片相摩擦,以及通流部分轴向间隙不够或安装不当;隔板弯曲,叶片变形;推力轴承工作不正常或安置不当; 轴颈或轴承乌金侧向间隙太小等等,均会引起摩擦,造成振动。

(5)水冲击而引起振动。当蒸汽中带水进入轮机内,发生水冲击时,将造成转子轴向推力增大和产生很大的不平衡扭力,使转子产生剧烈的振动,甚至烧毁推力瓦。

2 汽轮机振动产生的危害

汽轮发电机组是电厂发电系统中重要模块,其异常振动影响着整个发电系统,严重时可造成电厂无法供电,影响工厂生产和人们日常生活。机组的异常振动可对机组产生以下危害。

(1)端部轴封磨损。低压端部轴封磨损可导致密封作用破坏,使空气漏入低压缸中,因而破坏真空高压端部轴封磨损使高压缸向外漏汽增大,引起转子局部受热发生弯曲。蒸汽进入轴系中使润滑油内混入水分,破坏了油膜,并引起轴瓦乌金熔化。同时漏汽损失增大,影响机组的经济性。

(2)隔板汽封磨损。隔板汽封磨损严重时,将使级间漏汽增大。增加转子上的轴向力,引起推力瓦乌金溶化。

(3)滑销系统磨损。滑销系统一方面固定汽轮机气缸及轴承外壳:一方面在运行中受热或冷却时,保证机组可以自由膨胀或收缩。滑销严重磨损时,会影响机组的正常热膨胀,从而会引起更严重的事故。

(4)发电机励磁机部件松动、损坏。

从以上几点可以看出,异常振动直接威胁着机组的安全运行。汽轮发电机组的振动是一个比较复杂的问题,造成振动的原因很多,但是我们只要认清产生异常振动的原因,找出异常振动的表现形式,总结经验加以分析,就能有效地解决异常振动的问题。

3 应对汽轮机异常振动的措施

如前所述,汽轮机组的异常振动影响是巨大的。通过科学实验和现场观察分析总结了如下应对汽轮机异常振动的措施。

(1)异常振动是汽轮发电机运转中缺陷,隐患的综合反映,是发生故障的信号。新安装或检修后的机组,必须经过试运行,测试各轴承振动及各轴承处轴振在合格标准以下,方可将机组投入运行。振动超标的则必须查找原因,采取措施将振动降到合格范围内,才能移交生产或投入正常运行。

(2)监视措施。汽轮机应当装设轴承振动测量装置和大轴振动测量装置,用于监视机组的振动情况,当振动超过允许值时, 应当发出声光报警信号,以提醒运行人员注意,及时采取相应措施,以免造成事故。加强振动监督,对振动监测做到制度化、经常化,必须在机组振动突然增大达到规程规定值时,及时果断地将机组停运,防止扩大损坏。

(3)利用传感器进行有效的保护。汽轮机振动监视和保护系统以及由其所组成的信号报警系统和保护控制系统,是保护汽轮机安全运行的重要设备。机组应装设振动保护装置,当振动超过极限值时,发出脉冲信号去驱动保护控制电路,自动关闭主汽门,实行紧急停机,并通知工作人员,以保护机组安全。随着机组容量的增大,汽轮机安全监视和保护就显得更加重要,同时对汽轮机的安全监视和保护装置动作的准确性和可靠性也提出了更高的要求。