有關影響汽輪發電機組振動的分析

周楊

（遼河油田電力集團公司熱電廠汽機分場，遼寧 盤錦 124022）

安全生產是任何一個企業正常工作的基本要求，是企業員工生命的基本保證，是企業謀取利益的前提。在機械制造方面，汽輪發動機組是一個重要的影響因素，其振動頻率的大小關乎企業的安全生產，影響汽輪電動機組振動不規范的原因既有設計構想和工作原理方面的內容，又有維修和維護方面。另外，進行發動機振動診斷機理的研究，不僅可以揭示表面振動信號的本質特征，了解振動在發動機結構中的產生和傳播機理，而且可以確定表面振動信號與發動機機型、轉速、負荷、工作狀態等因素之間的內在聯系，避免發動機結構的復雜性和動態特性帶來的多變性，探索新的振動診斷方法以克服發動機試驗建模的困難，提高振動診斷技術的可靠性和實用性。

1 有關電動機組

1.1 汽輪電動機組的設計制造

隨著電力需求的迅速增長，電力負荷的多樣性及可變性在所難免但是電能的不可儲藏性決定了發電機組的工況必須隨著電力負荷的變化而變化。所以，發電機組常常需要偏離設計工況運行。作為發電機組的原動力，汽輪機也必然受到工況運行的影響。

汽輪機在工作運行時，通過汽輪機的蒸汽流量發生變化，蒸汽流量大時，汽輪機工作效率高；反之，汽輪機工作效率低。因此，安裝在汽輪上的發電機主要依靠蒸汽的排放量來進行監測，發電機在運轉時要進行運動平衡測試，保證每個轉子的運行在合理的范圍內。

1.2 電動機組的安裝和維修

電動機組在完成安裝后，也要依據實際情況對電動機組的振動進行定期的維修，以免存在潛在的危險。而且一旦檢查出機組的振動過大，也可以通過及時的維修來降低企業工作時發生的危險。

1.2.1 軸承標高。汽輪機和電動機組都不是孤立存在的，它們的兩邊都有軸承存在，經有關專家鑒定，軸承的高度制定了一個合理的范圍，一旦超出這個標準范圍，機器兩端的壓力負荷分配必定不正確。所以，在機組的安裝和維修期間，要實事求是的對軸承的高度進行調整，保證汽輪機和電動機的工作安全、可靠。

1.2.2 電動機組的中心構造。電動機組的中心包括需要轉動的輪子、支撐電動機結構的軸承、電動機的輪子與地面之間的距離。如果輪子與地面之間的距離相對過大，軸承的高度過高，這些都會使得電動機在實際工作時產生過多的摩擦，從而產生新的熱動力，熱動力會使得機組的輪子發生彎曲，引起輪子不必要的振動，減少電動機組的壽命。

1.2.3 滑銷系統。是為了使汽輪機的汽缸定向自由膨脹或收縮，并保持機組各部件相對的正確位置，從而在汽缸與基座或軸承座之間所設置的一系列滑鍵。在汽輪機開始、運行和停止工作時，企業為了保證汽輪機每個部件正確地膨脹、收縮和定位，同時保證汽缸和轉子正確運行，就要設計合理的滑銷系統。機組的關鍵地方在低壓缸的中心，由預埋在基礎中的定位鍵和軸向定位鍵限制低壓缸的中心移動；高中壓缸由四只“貓爪”支托，“貓爪”搭在軸承箱上，“貓爪”與軸承箱之間通過鍵配合，“貓爪”在鍵上可以自由滑動。

1.2.4 動靜間隙。汽輪機轉子與汽缸和軸封之間以及發電機轉子與靜子之間都存在間隙。當汽輪機轉子與汽缸之間的間隙過大時，汽輪機內效率會降低；當汽輪機與軸封之間的間隙過大時可能引起蒸汽外漏或者空氣內漏，從而影響機組的效率和真空；當發電機轉子與靜子之間的間隙過大時同樣會影響發電機的效率。但是，它們之間的間隙又不能過小，否則將引起動靜碰磨，進一步會使機組的振動變化，以至于機組的振動超標。因此合理調整隔板汽封、端部汽封以及發電機轉子與靜子之間的間隙是非常重要的。

1.2.5 軸承自身特性。總的來說，軸承分為滑動軸承和滾動軸承。其中，滑動軸承為滑動摩擦，接觸面大、結構簡單、體積小、承載能力強、抗振性好、但摩擦系數大、易發熱、需要充分的潤滑，適宜低速重載。滾動軸承為滾動摩擦，與滑動軸承相比，接觸面小、摩擦系數小、發熱少；磨損少、精度保持性好；適宜較高的轉速下運轉。但承載能力稍差、抗振性較差。

1.2.6 活動部件。在機器進行定期維修時，如果發生問題進行徹底的維修后，在機器的下一次工作時要注意機器在巨大的氣流作用下影響汽輪機的工作，以免造成嚴重的安全事故，引起電動機組的頻繁振動。一旦發現過度的振動，會引起電動機工作的不穩定，造成電動機存在潛在的危險。

1.3 運行方面

1.3.1 機組膨脹。前面已經講述機組滑銷系統對機組振動的影響情況，而機組的膨脹是受其滑銷系統制約的。當滑銷系統本身不存在問題時，如果運行人員操作不當，機組也會出現膨脹不暢的問題。

1.3.2 潤滑油溫。油膜的形成除了與軸承烏金有關外，還有一個重要因素就是潤滑油油溫，潤滑油油溫應該在一個合理的范圍內，過高過低都對油膜的形成不利。

1.3.3 軸封溫度。每一軸封的溫度都不一樣，在運行規程所允許的范圍內調整軸封溫度會對機組的振動產生一定的影響。軸封溫度對機組振動的影響主要表現為溫度對軸承座標高的影響和溫度對端部汽封處動靜間隙的影響。

1.3.4 機組真空和排汽缸溫度

機組真空和排汽缸溫度總是相輔相成的，其中一個因素的變化必然引起另一個因素的改變。對于軸承座坐落在排汽缸上的機組來說，排汽缸溫度的變化主要表現在對軸承座標高的影響上，所以會對機組的振動產生影響。

1.3.5 斷葉片

當汽輪機發生斷葉片時，轉子的質量分布明顯發生改變，因此機組的振動會發生明顯的變化，這種情況在現場有時可能不會被察覺，因為振動的變化既包括振動大小的變化也包括振動相位的變化，而現場大多數儀表只能監視振動大小的變化。為了盡量避免斷葉片的現象發生，除了在設計制造和安裝檢修期間采用適當的措施來保證外，運行中在增減機組負荷時應盡量平穩。

結語

總之，對轉動機械來說，微小的振動是不可避免的，振動幅度不超過規定標準的屬正常振動。任何一種異常振動都潛伏著設備損壞的危險。而且強烈振動又會導致機組其他零部件松動甚至損壞，加劇部分摩擦，加劇設備損壞程度。因此，新安裝或檢修后的機組，必須經過試運行，測試各軸承振動及各軸承處軸振在合格標準以下，方可將機組投入運行。振動超標的則必須查找原因，采取措施將振動降到合格范圍內，才能移交生產或投入正常運行。對振動監測做到制度化、經常化，必須在機組振動突然增大達到規程規定值時，及時果斷地將機組停運，防止擴大損壞，并采取措施防止設備損壞事故的發生。

[1]施維新.汽輪發電機組振動及事故.中國電力出版社，2008年

[2]《大型汽輪機原理》中國電力出版社，2005

[3]黃樹紅.發電設備狀態檢修與診斷方法.中國電力出版社，2008年