淺談安裝過程中預防汽輪機振動的方法

林 堅

(中電投前詹港電有限公司，廣東揭陽515225)

0 引言

在大型設備的安裝中，汽輪機的安裝具有較高的精度要求，而且具有較高的安裝難度，工藝流程方面也相對復雜。在汽輪機的實際安裝操作中，最常見的問題就是振動，這也是最難處理的問題，而且還具有較大的危害。在安裝過程中，一旦振動的頻率超出規定的標準，會導致汽輪機機組的正常啟動受到干擾。如果此時不進行維護和檢修，使汽輪機機組長時間的處在振動超標的環境下工作，會嚴重地損害汽輪機機組結構，從而大幅縮短了其使用壽命，使汽輪機機組無法完成滿負荷，嚴重時還會造成突然停機的后果，無法保障生產的持續性。因此，在安裝過程中預防汽輪機振動這一課題引起了業內人士的高度重視。

1 基礎沉降

汽輪機安裝過程中，每個環節都需要嚴格地把控，控制基礎質量，而且必須要遵循完善的設計圖紙進行施工，規范施工方式，確保汽輪機的基礎具有一定的強度，盡量使每個測點保持相同的沉降量，而且當汽輪機的機組安裝完成后投入試運時，要保證每個測點的沉降值趨于零。若在安裝過程中忽略了對汽輪機基礎質量的控制，出現了較為嚴重的基礎下沉現象，就會嚴重影響基礎與基礎臺板的貼合度，從而引起汽輪機機組空載情況下的振動，隨著汽輪機機組不同工況的轉變，振動的頻率和幅度也在發生變化，因此，在汽輪機的安裝過程中，應通過定期的數據測量，時刻關注機組的基礎沉降變化，對基礎沉降信息實時監控，掌握動態，從而達到預防汽輪機在安裝過程中產生振動的目的。

2 動靜間隙

動靜間隙是指汽輪機內部的轉子和汽缸之間以及轉子和氣封、軸封之間都存在一定的間隙，恰當的間隙大小可以大大提高汽輪機的工作效率。如果汽輪機的轉子與汽缸之間存在較大的間隙時，會對汽輪機內部效率造成影響;當汽輪機的轉子與軸封之間存在較大的間隙時，會造成內部蒸汽外漏或外部空氣內漏的嚴重后果，因此，動靜間隙關乎汽輪機的效率和真空性。同樣的，發電機的動轉子與靜子之間也存在一定的間隙，如果無法合理地控制間隙大小，間隙過大同樣會對發電機的整體效率造成影響，但是又不能一味地縮小間隙，因為間隙的縮小會引起較為嚴重的動靜碰摩，加劇了汽輪機組的振動。因此，掌握恰當的動靜間隙是預防汽輪機振動的必要前提。

另外，質量偏心以及動不平衡是汽輪機轉子的常見問題，在汽輪機組的啟動和運行過程中，勢必要加劇汽輪機的振動，尤其在轉子的轉動速度達到臨界值時，振動幅度顯著增加，經過對汽輪機轉子的振動頻率、振幅特性進行研究得知，理論上認為在臨界轉速下的振動幅度為無限大，但在實際情況中，汽輪機的動靜間隙會產生一定的阻尼作用，從而限制了振動幅度的無限增加，使得實際的振動幅度并沒有那么大。當汽輪機的振動幅度過大時，阻汽片與轉子之間幾乎沒有間隙，二者的直接接觸產生了劇烈的碰磨，導致阻尼系數的不斷增加，進而改善了汽輪機的振動。但碰磨情況較為嚴重時，增加了阻汽片的磨損程度，導致汽輪機氣缸漏氣，全面影響了汽輪機的整體經濟性，另外，嚴重的碰磨會產生大量的熱量，使轉子發生不規則變形，進一步地加重了汽輪機的振動，振動的加劇加重了碰磨，進而造成惡性循環，如果沒有得到高度的重視，甚至還會引起嚴重的安全事故。

3 汽缸內部構件中心找正

在氣缸安裝就緒以后，安裝工序中最重要的關鍵步驟就是尋找缸體以及缸內部套中的中心位置，尋找中心位置直接影響了機組能否平穩運行。如果缸內一旦出現動、靜的部分沒有保持在一個相同的中心位置的現象，這就會造成缸內出現不均勻的動靜間隙，使氣缸在運行的過程中，蒸汽會在氣缸的圓周上出現不均勻的泄露，引起了氣缸間隙間進行自激振動。如果動、靜部分的中心部分出現了嚴重的超標情況，還可能會引發氣缸動、靜部分摩擦，這種摩擦一旦發現在重要的轉軸部位時，就會造成轉子嚴重的熱彎曲，運行就會逐漸變得不穩定，不斷出現強迫性的振動。在整個安裝過程中，要時刻注意到缸體的中心位置與隔板的中心位置保持一致，同時轉子的中心位置也要與隔板的中心位置保持一致。

中心找正的具體方法是運用鋼絲以及外徑千分尺充分配合耳機進行測量，或者是運用先進的激光技術進行中心找正，但運用激光技術與其他方法相比，在系統組建和測量數據的獲取環節上較為復雜，而且激光中心找正的方法還受到本身的光束偏移影響，因此測量結果并不能滿足要求，所以大部分情況下都會選擇鋼絲中心找正的方法，選用的鋼絲具有較高的規格要求，一般情況而言，主要采用直徑控制在0.4 mm 的極細鋼絲，而且在鋼絲的兩端懸掛的重錘需要13.6 kg 的拉緊力，從而確保將測量偏差控制在0.05 mm 以內。

4 滑銷系統間隙

汽輪機在常規運行時，由于受熱而發生的膨脹和冷卻產生的收縮實際數值變化較大。與此同時，不同分段布置的高、中、低壓汽缸會產生較大的溫度差距。為了確保汽輪機汽缸在受熱時能夠自由的膨脹，而在冷卻時可以自由收縮，并且在汽缸收縮的過程中防止汽缸、轉子的中心發生偏移，可以通過設置滑銷系統加以解決。汽輪機的滑銷系統可以在汽缸受熱時引導機組按照預定的方向進行膨脹，從而保障了汽輪機動、靜之間以及中心位置的間隙不會因為受到膨脹的影響而無法滿足要求，進一步控制汽輪機的穩定運行。汽輪機的啟動是從冷卻狀態到全負荷工作的過程，如果此時的受熱膨脹受到明顯的阻礙，會造成較為嚴重的后果，導致實際的熱應力大幅度超出汽輪機所能承受的極限，嚴重破壞了裝置過程中設置完善的中心線，加劇了汽輪機動靜部分的碰摩和彎曲，進而使得汽輪機機組產生較強的振動。因此，為避免機組膨脹受阻而產生的振動，在汽輪機的安裝過程中應對滑銷系統的間隙進行嚴格的檢查。首先應確保滑銷系統內部的清潔度，及時地將銷槽內部的毛刺、卷邊處理干凈。滑銷系統間隙的測量需要運用到千分尺(內徑、外徑)，在滑銷系統的滑動方向上對銷子和銷槽的寬度進行測量，銷子和銷槽的寬度差值就是滑銷系統間隙。在實際的測量過程中，要確保三個基本點的測量，即滑銷系統的兩端和中心點，而且要盡量保障三個基本點的尺寸相同，將誤差控制在0.02 mm 以內。如果滑銷系統的間隙過小，可將銷子或者銷槽進行修刮處理，當間隙過大時，可以補焊銷子或銷槽，在補焊完成后要進行嚴格的研刮加工，以確保滑銷系統的正常工作。

5 低壓缸排氣口、凝汽器頸部焊接

汽輪機的低壓氣缸具有體積大、剛性小等特點，在汽輪機正常條件下的運行時易發生變形，如果變形量沒有得到控制，會引起汽輪機機組的中心位置偏移，加劇汽輪機動靜部分的碰摩，進而使得汽輪機機組產生較強的振動。低壓缸排氣口、凝汽器頸部焊接是引起低壓缸發生形變的主要原因，因此應該對焊接過程進行嚴格的控制，從而最大程度上減少對低壓缸形變的影響。首先，焊接運用多點同時按順、逆時針方向進行焊接;其次，保證焊接速度、電流的一致性，并且在焊接進行時，需要嚴格監視低壓缸的4 個腳支百分表，如果在焊接時低壓缸的支腳百分表變化程度超過0.10 mm，需要立即停止焊接，等待低壓缸恢復到正常狀態，方可繼續焊接;與此同時，還要對轉子揚度進行監控，如果數值變化程度超過0.02 mm/m 時，也要立即停止焊接，在找到產生較大變化的原因并采取措施后可恢復焊接，以此來控制低壓缸的變形量，進一步預防汽輪機的振動。

6 結語

汽輪機的安裝工作是電廠基礎建設中最困難的環節，與其他工作相比具有較高的技術含量，汽輪機的安裝質量直接影響到日后的正常運行。因此，安裝工作人員及單位需要對規章制度、技術要求、驗收指標等環節嚴格的把控，從而在安裝過程中預防汽輪機的振動，進一步保障設備長久的穩定運行。

［1］中華人民共和國能源部.DL5011 -92 電力建設施工及驗收技術規范:汽輪機機組篇［S］.北京:中國電力出版社，2012(2):111 -113.

［2］李錄平.汽輪發電機組振動及處理［Z］.2011(8):16 -19.

［3］施維新.浮動和接觸密封對軸系振動影響的測試及分析［J］.中國電力，2011(2):59 -62.

［4］劉文俊，余世群，張新生. 汽輪機非穩定性振動診斷與分析［J］.新疆電力技術，2011(3):25 -27.

［5］孟玲.汽輪機組振動故障原因分析及對策［J］.設備管理與維修，2010(8):55 -59.

［6］陶樹成，周渤洋，盛杰興. 某化工廠汽輪機積鹽原因分析及對策［J］.中國高新技術企業，2011(10):11 -15.