陳振峰
摘 要:火力發電廠一直是負責我國電能供應的主要領域,直接關系著人們的生活用電與工業用電。汽輪機組是火力發電廠內的關鍵設備,一旦火力發電廠內的汽輪機組異常,將會影響電廠的運行與安全。本文首先分析了相關實例,同時闡述了火力發電廠大型汽輪機振動異常原因,最后總結了火力發電廠大型汽輪機故障判斷,旨在力推動火力發電廠得到更好的發展提供參考性意見。
關鍵詞:火力發電廠;大型汽輪機;振動異常;故障判斷
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.158
火力發電廠中,汽輪機本身結構比較復雜,需要面對各類特殊的環境,且運轉時間較長,一旦異常振動,將會導致各類故障問題的出現[1]。就實際情況而言,若無法精準判斷故障點、排除故障,將難以保持機組的穩定運行。
1 實例分析
以筆者所在的火力發電廠為例,在前幾年投入了一組300MW的汽輪機。汽輪機組運行了一段時間后,會出現異常跳閘的現象,且跳閘頻率較高,導致機組時常出現停運、停機的現象,難以保障機組的穩定運行。技術人員通過判斷汽輪機組的故障,發現存在異常情況主要是因為振動異常。
考慮汽輪機組運行環境的特殊,在受到外界因素影響(熱脹冷縮)后,部分零部件會出現膨脹差值。技術人員借助這些差值,調整保護邏輯,在一定時間內可緩解異常情況。但近段時間,汽輪機組又開始出現故障現象,嚴重影響著汽輪機組的穩定運行,無法保障火力發電廠運行的安全性與可靠性。
2 火力發電廠大型汽輪機振動異常分析
2.1 油膜振蕩
火力發電廠在其運行中,一旦膜汽輪機組轉子旋轉加速,會影響其運行質量。一旦轉子失去均衡性,將會導致油膜振蕩異常,使得大型汽輪機組出現異常情況。就實際情況而言,若軸線渦動頻率加速,且速度與轉子均衡,將會增加渦動效果,大型汽輪機組會出現劇烈震蕩。
2.2 氣流激振
火力發電廠運行時間較長,各類機組需要長時間、超負荷運行,短時間內軸振會加速。此時,采取降低運行負荷,振動也會相應的減速[2]。在不均衡氣流沖擊的影響下,汽輪機組葉片在氣流激振影響下,汽輪機組本身體積與設備數值的差異,會導致氣體在葉片內的膨脹,將會導致流道混亂,使得汽輪機組出現異常振動現象。
2.3 轉子變形
筆者通過深入分析,大型汽輪機組異常振動案例,發現由轉子異常振動引發的故障次數較多。汽輪機組工作環境比較復雜,即便是正常工作狀態下,也無法保障轉子的有效切合,及時避免機組異常振動,影響火力發電廠的運行。加之機組長時間處于超負荷工作狀態,受到各類因素的影響,摩擦力的影響,將會導致機組熱量增加。隨著運行時間的增加,轉子的材質會受到影響,使得變形問題出現,導致振動異常。
2.4 摩擦振動
汽輪機組一旦運行時間增加,將會導致機組溫度增加,使得材質發生變化,且會出現彎曲、變形等故障。在受到不均衡力的影響下,工頻屬于信號主頻,轉子會受到沖擊力的影響,導致其他頻存在,一般包括:高頻分量、倍頻等。汽輪機組出現摩擦,幅值與相位會出現波動,受到各類因素的影響,隨著運行時間的持續,將會導致波動延長,使得汽輪機組長時間處于摩擦狀態,在相位與幅值不變動的情況下[3]。
汽輪機組若短時間內出現大幅度降速,轉子停止運行后還出現相應的晃動,則會導致汽輪機組出現異常故障,影響其運行。
3 火力發電廠大型汽輪機故障判斷
參照相關資料,依據上述火力發電廠大型汽輪機異常情況,結合汽輪機組的實際運行,火力發電廠的運行需求,火力發電廠大型汽輪機故障判斷主要如下。
3.1 頻譜分析診斷
當前,火力發電廠技術人員普遍應用頻譜分析診斷,這類診斷技術可直接診斷汽輪機故障,直接將振動頻率反映出來,明確功率分布情況。技術人員借助各類專業的頻譜檢測儀器,能夠實現幅值譜的直接觀察。應用這類故障分析法,可深入分析各類信號頻譜,明確其中的成分,為技術人員震源識別提供技術支撐。汽輪機在運行過程中,各個零部件均會產生振動,并生成不同的震動頻率。在運行過程中,若轉子出現故障,將難以與其他零部件形成有效配合,無法保障轉子的穩定性。汽輪與葉片之間會產生相應的氣流頻率[4]。若氣流相互沖擊,將會導致汽輪機受損,出現異常振動,應用頻譜分析診斷方式,深入分析各類頻譜的特征,以此開展故障診斷。若頻譜儀顯示的是汽輪機內的諧波,其代表的故障點為零件、部件松動。一旦汽輪機組的頻率增加,則代表汽輪機組存在問題,一般為設備摩擦、氣流問題。
3.2 故障信號處理
火力發電廠機組設備出現故障(異常振動)前,會發出一些信號,技術人員只要深入分析這些信號,就可在故障出現前,鎖定故障位置,解決故障問題,完善故障診斷工作。故障信號處理,可強化全息譜分析法、小波變化分析法的應用,實時普及各類信號,精準分析細節。與此同時,在故障分析過程中,技術人員借助相應的設備,能夠實現某一時段信號頻率的分析,提取出故障部分,且將對應的頻率信號提取出來,深入分析時間基數與頻率基數,以此有效處理汽輪機的故障信號。
4 結束語
綜上所述,火力發電廠需要長時間的運營,使得其中設備易發故障,其中汽輪機故障最為普遍。比如:轉子變形、摩擦震動等,一旦出現故障,將會影響火力發電廠的穩定運行。技術人員需要采取相應的方式,精準判斷火力發電廠的運行狀態,在出現突發事件與故障的情況下,及時解決,以此為火力發電廠機械設備、汽輪機組的穩定運行,以此保障發電質量,推動火力發電廠得到更好的發展。
參考文獻:
[1]李健民.火力發電廠大型汽輪機振動異常分析及故障判斷的研究[J].科技創新與應用,2017,07(32):170+172.
[2]黃永亮,張曉旭.對火力發電廠汽輪機振動異常的分析及其故障判斷[J].黑龍江科學,2017,8(17):46-47.
[3]徐譽瑋.火力發電廠大型汽輪機振動異常分析及故障判斷[J].現代制造技術與裝備,2017,13(07):119-120+128.
[4]李振宇.火力發電廠大型汽輪機振動異常分析及故障判斷[J].電子測試,2016,18(12):243-244.