汽轮机振动监测保护装置分析与改进

汽轮机振动监测保护装置分析与改进

程建朝 康丽莎

华能山东日照电厂 山东省日照市 276800

摘要：目前，电力工业发展迅速，能源工业发展最快的是热能。因此，需要对火电厂的发电设备进行定期监测和维护。在机械运行中，防止低振动是不可能的，只要振幅不超过一定范围，即可接受。使用汽轮机时，振动不可避免，在规定的总水平上不会发生损坏。但由于各种原因，汽轮机的振动可能超过一定范围，对汽轮机有害，损坏发动机。汽轮机的安全使用非常重要，汽轮机的异常振动表明汽轮发电机运行中存在安全隐患，汽轮发电机需要检查，本文分析汽轮机的振动原因及处理方法。

关键词：汽轮机；振动误差；电厂；监测系统

引言

随着我国经济不断发展，对电力供应也提出了更高要求，为能够确保居民用电稳定和工业用电不间断，必须做好发电机组日常维护和稳定运行工作。在火电厂发电设备中，汽轮机作为十分重要的设备，保证其安全运行是确保稳定供电和电网稳定运行的基础，做好汽轮机维护和检修工作十分重要。但是在汽轮机实际运行当中，汽轮机异常振动是最常见、最难解决的问题，不仅会影响发电生产，还会对机组系统稳定造成安全影响，严重会造成生产事故，后果不堪设想，因此加强汽轮机振动分析和治理研究有着重要的意义。

1TSI概述

广东华电韶关热电有限公司#1、#2号汽轮机组采用东方汽轮机厂生产的型号为C350/325-24.6/1.25/569/569的超临界，一次中间再热，单轴、三缸、双排汽、单背压、单抽凝汽式汽轮机，设计新蒸汽压力24.6MPa，温度为569℃。#1、#2号机组汽轮机振动监测装置使用艾默生epro公司的CSI6500系列产品。主汽轮机监测的有：大轴偏心、机组键相、汽轮机转速、汽轮机相对振动、推力轴承轴向位移、胀差、高、中压缸绝对膨胀等。除高、中压缸绝对膨胀采用位移式LVDT、汽轮机转速键相采用霍尔效应探头以外，其余监测均采用电涡流式传感器。自2018年底双机投产以来，曾经出现汽轮机发电机组轴相对振动监测信号故障，导致汽轮机“非停”事件发生。使主机轴系振动保护监测装置的可靠性发生下降。优化提高主机轴系振动监测保护装置的可靠运行成为双机安全稳定运行迫切解决的问题。

2汽轮机异常振动带来的危害

若汽轮机在日常运行过程中出现了异常振动问题，不仅会给整个生产系统带来巨大的安全隐患，同时也有可能迫使整条生产线停产，从而影响企业的工作进度，会带来不可预计的经济损失。例如，汽轮机的异常振动会导致轴封磨损，破坏密封作用，使水分混入到轴系润滑油中。一旦油膜被破坏，就会融化轴瓦乌金，加大漏气损失，会影响到整个汽轮机组的经济性能。汽轮机的异常振动会导致隔板汽封磨损，增大级间漏汽，同时加大转子的轴向力，继而引发推力瓦乌金发生熔化。汽轮机的异常振动会导致滑销系统出现严重磨损问题，进而影响整个汽轮机组正常的热膨胀，会引发更为严重的运行故障。汽轮机的异常振动会导致发电机的励磁机部件出现松动、损坏等问题，会威胁到整个汽轮机组的安全稳定运行。汽轮机的振动问题本身就是一个相对复杂的情况，要想切实有效解决异常振动问题，就必须要认清汽轮机异常振动带来的危害以及引发汽轮机异常振动的实际原因和表现形式，并进行深入研究和总结，以保证汽轮机的运行安全。

3汽轮机振动原因

首先是油膜失稳，半速涡动以及油膜振动会导致振动问题，当转子转速小于两倍第一临界转速时会发生半速涡动，且这种振动会维持至最高转速。当转子转速发生改变时，涡动频率也会发生改变，帮助工作人员识别半速涡动。其次是气流振动，机组设计人员为了提高工作效率，通过改变级数增大跨距，降低临界转速，增大了工作转速与临界转速之间的差距，以致轴系统稳定性下降。通流部分径向间隙导致转子弯曲，两侧间隙大小不一，使得轴径承受更多的切向力，从而使得轴径进行正向涡动。叶轮流通部分的相互作用力会增大叶轮围带与壳体之间的间隙，以致叶轮带失稳，受磨损，而磨损导致增加的间隙会进一步增大流动切向力，导致更大程度的振动。再次是膨胀不均，其主要由加热不均以及气缸膨胀受阻引起，改变了汽轮机轴承位置与标高，转子中心产生位移，轴承刚度减弱，以致机械振动。最后是动静摩擦，随着汽轮机工作效率的提升，动静间隙不断减少，增大了零件之间的碰撞几率。而动静摩擦会导致汽轮机产生强烈的振动，甚至还会导致轴承弯曲，破坏整个轴承系统，导致更为严重的经济损失。

4改进方法

4.1做好汽轮机的安装与检修工作

异常振动是汽轮机在运行过程中发生的一种缺陷性问题，所以，在安装与检修汽轮机组的过程中，应该先做好汽轮机组的试运行工作，确保汽轮机组的各项振动指标都满足标准需求后方可允许进行投入使用。在安装过程中，切记找准汽轮机组的中心位置，与转子相对，不能存在位移问题。同时，要做好汽轮机的定期检修工作，制订科学合理的检修计划，避免汽轮机存在安全隐患问题。若汽轮机在运行过程中发生异常振动问题，必须要及时找出原因，确保将振动降至允许范围内之后方可继续投入运行。在汽轮机的启动过程中，要保证足够的暖机时间，并保证汽轮机运行条件符合设计标准。

4.2智能检测设备

设备正确运行和安装能有效防止汽轮机振动相关故障，设备必须安装必要的监测点，以便实时检测振动并报告异常时间点。必须妥善组织技术人员处理，防止问题升级，造成更严重影响。

4.3安装振动保护装置

振动保护装置是由汽轮机振动监控系统、保护系统、信号报警系统组合而成的一种保护汽轮机安全稳定运行的重要设备。这种振动保护装置与测量装置相似，当振动超过临界值时都可以发出报警信号，而不同点在于保护装置能够发出脉冲信号驱动保护控制电路，使其能够自动关闭主汽门，以达到紧急停机的目的。近年来，随着汽轮机组容量的不断加大，安装测量与保护装置的重要性也越来越突出。为此，在今后的工作中，还要加强对安全监视与保护装置动作准确性的研究工作，使保护动作能够更加科学、可靠。

4.4提高机组膨胀和温度的措施

机组的膨胀由多种原因造成，从成型角度看，原因可分膨胀不均匀、温度不稳定的故障。因此，为避免机组故障，可定期检查、维修和更换顶升系统。操作汽轮机设备前，有必要提供均匀的预热，使汽缸保持温度。还需要监测润滑油温度、轴封温度和排气蒸汽温度。如果发现温度不符合操作要求，必须及时采取相应措施，建立自动温控系统。

结束语

汽轮机的稳定运行是确保电力工作正常进行的决定因素，对此，工作人员应针对振动问题采取更多的防止措施，确保其稳定运行，保证安全正常发电，提高经济与社会效益水平。

参考文献

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