降低汽轮机轴承振动异常的技术研究及应用

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　　摘 要：目前，在汽轮机工作过程中，轴承振动异常则会导致汽轮机运行不稳定，从而引发故障问题影响后期运行状况。汽轮机组的关键运行设备是发电设置，导致轴承振动异常的关键原因是汽轮机组长时间连续性的运行。因此相关技术人员应在汽轮机组运行中及时的对轴承振动原因进行分析，做好机组保养工作，减少振动异常现象的发生，对振动原因进行措施防范分析，从而保障汽轮机组安全持续工作，提高机组运作效率。因此，本文据上述问题对汽轮机组轴承振动异常现象做出了分析，并提出个人见解，希望本文可以对此研究做出参考。
　　关键词：汽轮机轴承;振动异常;技术应用
　　中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）01-0078-02
　　1 汽轮机组轴承工作简介
　　在汽轮机组内轴承运作（如图1）的核心流程主要规划为：转子-轴承-基础系统。而在该系统中，滑动轴承作为一个重要的环节，它的运转状态会直接影响到旋转机械的工作性能。旋转机械工作过程中，转子的运转是由轴瓦与轴颈表面间形成的油膜直接进行支撑。在工作中，如果轴瓦出现问题，会导致油膜失衡现象的发生。[1]此外，轴承温度较高也是造成振动过大的原因。这些因素不尽早处理，将会导致问题恶化，造成一定的损伤，增大了安全事故的发生率。
　　2 汽轮机轴承振动不稳定因素阐述分析
　　2.1 汽流激振现象的出现使得振动幅度加大
　　火电厂的汽轮机工作过程中，气流激振现象时有发生，而产生这种现象的根本原因包含一下两点：（1）汽轮机可通过叶轮和安装在涡轮上的叶片将蒸汽转化为动能，蒸汽继续撞击叶片进行操作，但由于汽轮机叶轮面积大、叶片长度长，当蒸汽流到达汽轮机末端时，会发生故障;（2）叶轮中的叶片具有膨胀性、收缩性，这种性能在连续振动时会对叶片本身产生一定的变化，同时对涡轮工作也有一定的影响，如：加振、减振等现象。判定此类现象的发生，则要通过气流震动频率的稳定情况来判定，频率增高说明气流加振非常严重，当涡轮机为低频时，其部件的值增加，气流差异增加，运行参数继续增加。[2]
　　2.2 转子热变形导致机组异常振动
　　安装容量的增加和转子长度的增加，转子的热变形有时会导致机器异常振动。首先，从转子热变形机的振动特性来看，振幅与转子的工作持续时间有关。当转子运行太长时间时，产生的热量增加，温度会跟着升高。在机器过载的情况下，涡轮机的冷却系统会受到严重影响，转子本身的金属性能也会发生变化。特别地，当机器以给定速度运行时，大多数涡轮转子经历热变形。第二，在转子继续发热后，它会不断变形。显示为“凹痕”机器卡在工作通道中，出现异常振动。此外，内应力根据材料和散发的热量而变化，当转子受热时，多重振动逐渐增加，由于热扩散频率引起的相变，转子的异常振动变得越来越明显。
　　2.3 摩擦振动导致振动加剧
　　由于摩擦振动的振荡的增加主要表现在以下方面：（1）由于旋转子的影响，与机器的移动相关联的动作的温度变高，机器内部和外部的气压差，会影响振动信号的变化，在变化过程中会使主频率受线性冲击影响，产生不平衡力，进而增加振动现象的发生;（2）当转子和轴承发生摩擦时，会产生波形分化，由于分化数较大，则会导致振动频率的增长;（3）如果涡轮机在继续运行中突然停止，相位发生变动，轴承临界值的下降速度急剧增加，则会造成原温度下降。从这个角度来看，忽高忽落的温度必定会引起涡轮的晃动，产生摩擦，加剧振动。
　　2.4 运行中轴封供汽压力的影响
　　轴封是蒸汽轮机最重要的组件之一，其結构材料和形状会引起轴承振动。
　　首先，关于材料的结构，安装通常使用高压标签完成，并且在机器运行期间温度的升高是不可避免，主要是因为高压下的轴封是属于硬零件，虽然属于硬零件但是外部结构很脆弱，容易发生软化的现象。其次，轴封在高温蒸汽加热的情况下会导致热变形，造成高压端蒸汽以及低压端空气泄露。最后轴承压力在负荷高压、低压阶段之间不断地变化，造成内部振动增加。
　　2.5 润滑油温度高的现象
　　润滑油中之所以有带水的现象，主要是由于蒸汽气流的混入，空气冷却后由蒸汽转为水流，水在油内不以蒸发，因此造成润滑油带水的现象，造成润滑油质量的下降，从而降低运行效率。润滑油温度高主要是由于冷油器效果不好，机组在转动中因轴承温度较高，而造成泄露，这种现象也许是因机械自身的构造或冷油器运作出现故障等相关因素产生。此外，冷油器具的材料、安装方法和操作水平直接影响润滑油的冷却效果。由于上述原因，存在不利影响，例如润滑剂变质，轴承损坏，导致单元轴承振动率增大。
　　2.6 运行人员不良操作习惯和误操作
　　工作人员在操作的过程中的自身习惯问题以及失误操作问题都会导致故障的发生。此外，在工作中操作人员没有根据实际的流程步骤进行操作，会导致机组停止工作，润滑油中断供油，轴承的支撑点丢失，使得涡轮部分摩擦严重，从而产生剧烈摩擦振动的现象，这种现象长时间发生，会导致机组损毁，造成不必要的损失。
　　3 大型火电厂汽轮机轴承振动大的处理技术以及方式分析
　　3.1 仔细检查排除汽流激振现象
　　工作人员在工作中要重视气流加振的问题，如：（1）操作期间定期对机组进行全面检查，以涡轮特征为基础对气流振动信息进行记录;（2）检查员以“月”或“年”为基准，对每次振动的时间、数据、周期进行对比，记录机械轴承振动最大值及最小值对此进行比较，画出对比曲线图，后期有利于数值的计算。
　　曲线分析是由运动变化以及变化的趋势进行表示，涡轮负荷临界点的速度状态一般也是由曲线进行表示。在曲线图划分完成后，相关人员应采取排除方式。对蒸汽流量的气压以及加振问题进行排除。
　　3.2 控制转子温度，避免因受热不均产生热变形 　　温度的控制方式一般是：（1）工作人员检查-调整-配置-完成。详细来讲就是在配置中将重心调整平衡，之后控制转子温度，使轴承频率降低，进而控制振动频率;（2）员工定期监视转子的温度和偏心度，合理调整机器检查时间，使偏心的转子轴成为直轴，消除弯曲状态，并对转子进行热弯曲治理;（3）加强停机管理，确保转子受热均匀，避免转子受热弯曲，减少超高振动现象的发生。
　　3.3 掌握摩擦振动原理，减轻摩擦振动现象
　　首先，员工应从摩擦的基本原理进行对策研究，以减轻摩擦振动现象摩的发生。相关研究显示摩擦振动问题一般出现在转子热性能弯曲的形态下，这种形态现象下会使涡轮机组产生不规则的剧烈振动。转子的被力面积不同，摩擦力的大小也不同，如摩擦力较大转子运行温度也会呈现持续上升的状态，造成断面运行不平衡剧烈振动。在振动持续增高状态下，受摩擦过热影响，导致转子热性能增加，呈弯曲状态。因此，员工应从摩擦原理入手，检查并确认问题的关键原因，记录振动的稳定性并及时检查转子工作的质量;机器运行期间对温度频率进行调控，有效地调节轴承运行位置;对涡轮负载、转速、运行时间，逐一统计;调整截面位置实现均匀性、平衡性，降低摩擦产生的热性能，降低高温运转现象，保证转子热性能，避免转子弯曲现象的发生。
　　3.4 做好振动监测工作，完善轴系监控保护装置
　　振动监测的工作是系统中比较重要的一点，主要关注机械轴承等材料的选择，如：（1）统一滚动式便于轴承系统的后续监测;（2）操作时，操作人员必须对轴承装置必须按照规定的要求进行实验调整，在操作的过程中操作步骤也要按照流程来进行，以确保轴承系统的合理性;（3）轴向监测保护装置可以自动检测轴承的运行情况，包括汽轮机的运行速度、运行时间和摩擦大小。振动监测系统通常都是显示在一定时间段内轴封处的系统压力，并分析温度与气压力之间的关系。在高温、高压等情况下，系统会自动报警来提示工作人员，改进监控设备并为技术人员提供调整的基础条件。[3]
　　3.5 完善轴封自动装置，加强运行中轴封监视及调整
　　改进轴封自动装置，想要实现间隙的连续调整，就必须以套筒间隙为基准。通过反复试验调整轮封的距离，使用压差法调整压差。有效的过滤设备用于防止水轴盖水的流出，然后去分离冷凝水和蒸汽，实现轴盖的正常压力和蒸汽质量，再去使用自动装置去加强机器中轴封的管理。在所有轴承运行条件下提供轴封功率，以避免滚动压力引起的不稳定机械振动问题。
　　3.6 完善润滑油系统保护，加强油质监督
　　润滑油系统链条保护的改进和润滑油水带现象监控的加强基本是体现在以下两点：（1）在油冷却器的基础上，必须要按照严格的规章制去进行操作和实施，油冷却器的压力不能高于冷水压力，这样一来机油压力就可以自然的去维护冷却器。在对设备进行组装还有维护时，一定要做到定期监测，加强油冷却器的维护，避免润滑油泄漏和蒸汽引起的水条现象，检查润滑脂的状况是否良好;（2）根据润滑油产生的压力建立联锁保护系统，保证润滑油给系统的正常供给。
　　3.7 提高运行人员技能水平
　　提高操作人员在火电厂运行和管理中的技能非常重要。操作人员必须严格遵守要求去进行检查，以提高操作水平。提高事故处理能力，避免事故扩大，根据实际情况判断，适当制定应急处理计划，确保期以后出现故障遗留问题保证稳定运行。定期监测和分析设备，加强设备监测和维护。
　　3.8 其他方面的改进措施
　　（1）油箱的控制。第一，機油系统还有油箱系统必须要找规定要求去控制操作，通常将机油控制在指定范围内，并定期检查油箱。当机油量相对较少时，应及时补充机油，并定期对燃油箱进行过滤，排放和过滤。其次，调节燃油箱排气扇进气门，使燃油箱内有一定的负压，使油气正常分离。最后，根据具体工况分析油质并定期解决发生的问题，防治问题故障继续扩大。
　　（2）辅助油泵的控制。对于辅助油泵，在停止和启动涡轮之前测试所有辅助油泵，并在启动之前执行油泵链测试。同时，定期检查和测试油泵，以确保辅助油泵操作的稳定性。
　　（3）油冷却器。在操作油冷却器之前，必须严格遵守保护系统。当油冷却器关闭时，润滑剂的油压会受到控制，以确保油温的稳定性，并且不可以有大幅度的改动。最后，为了防止冷却水进入冷却器的油侧，油压稍高，冷却水压力变高。此外，当机器关闭和启动时，冷却水压力不会有太大变化。请定期检查冷油器械是否有泄漏的现象。
　　（4）涡轮轴承的温度被控制在合理的范围内，并且当温度迅速升高时检查将停止。另外，发生燃料用完、水冲击等突发事件时，立即停止检查，消除隐患后重新开始运行。同时，使之提高检查流程，修理不周到，轴承有损坏的情况。
　　（5）在机械运转中，有关人员对轴承的振动进行监视，在轴承的振动上出现警报或突然升高的情况，会立即减轻机械负荷升高前的负荷。
　　4 结语
　　简而言之，轴承作为汽轮机的主要组成部分，要保持正常运作的状态，不断提高运作使用率，利用信息化技术建立监测系统，对汽轮机轴承振动异常状态进行研究，进一步确认异常现象发生的因素，对此进行技术措施维护以及维修保养，确保汽轮机运行稳定。
　　参考文献
　　[1] 王勇.电厂汽轮机设备及运行[M].北京：中国电力出版社，2010.
　　[2] 张学延，张卫军，王延博.汽轮发电机转子突发性振动问题分析[J].中国电力，2011（12）：14-18.
　　[3] 宋欣亮，陈晓东.C6-3.43/0.49型汽轮机推力轴承前轴承轴瓦损坏原因分析及缺陷消除[J].赤峰学院学报（自然科学版），2008（5）：130-132.
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