火力發電廠汽輪發電機組影響振動的因素分析

趙鐵

摘要：因汽輪機振動造成非正常停機在電廠的運行中占極大比例，給企業的安全生產造成了很大損失，通過分析查找振動大的原因，提出了相應的預防措施，汽輪發電機組在設計制造、安裝、檢修和運行幾個方面都有可能引起軸承的振動，并簡單介紹了汽輪發電機組的振動機理及影響因素。

關鍵詞：汽輪發電機組；振動；影響因素

汽輪發電機是安裝行業中精度要求較高、難度較大、工藝復雜的安裝過程，振動往往是最難分析，最難消除的問題，如果汽輪機振動超標，有可能導致機組無法正常啟動，當機組長期在振動超標下運行時，會導致機組運行壽命減短，汽輪發電機組軸承振動的大小直接關系到機組能否安全運行，而對于發電廠來說安全運行能帶來最大的經濟效益。引起汽輪發電機組軸承振動過大或者異常的原因有很多，既有設計制造方面的原因；也有運行方面的原因；還有安裝和檢修等方面的原因。

一、設計制造方面

汽輪發電機轉子是一個高速旋轉的機械，如果轉子的質心與旋轉中心不重合則會因為轉子的不平衡而產生一個離心力，這個離心力會對軸承產生一個激振力而使之引起機組振動，如果這個離心力過大，則機組的振動就會異常。所以，汽輪發電機轉子在裝配時每裝配一級葉片都應該對該級葉片進行動平衡試驗，整個轉子裝配完成后在出廠之前還應該對整個轉子進行低速和高速動平衡，以確保轉子的不平衡量在一個合格的范圍內。

二、安裝和檢修方面

汽輪發電機組在安裝和檢修過程中的工藝質量對機組振動的影響非常大，針對現場的安裝和檢修情況，下面重點介紹對機組振動有明顯影響的幾個因素。

1、基礎。汽輪機基礎的質量控制貫穿于土建的施工全過程，特別是在夯實、墊層施工扎筋、澆筑和養護階段，必須嚴格按照施工圖紙和規范要求，保證基礎有足夠的強度，各測點澄江兩基本一致，且到機組安裝運行后，無沉降現象，如果在安裝過程中，出現基礎下沉或變形，則會出現基礎墊鐵與臺板有間隙，接觸不嚴實，從而增大機組的振動。

2、軸承自身特性。軸承自身特性對機組振動的也會產生影響，主要包括軸瓦的緊力、頂隙和連接剛度等幾個方面。軸承的連接情況主要對軸承剛度產生影響，若軸承剛度不夠，在同樣大小的激振力下引起的振動較大，所以必須將軸承各連接螺栓擰緊。在現場，經常發現由于連接螺栓未擰緊而引起振動的現象。

3、動靜間隙。汽輪機轉子與汽缸和汽、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會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，會使機組的振動超標。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。

4、軸系的連接。轉子水平放置時，由于自重而產生的靜繞曲，所以機組各轉子安裝后，其中心線連接應在一條光滑連續的曲線上，如果曲線的位置形狀不同，則各軸承上的負荷也不同，因此曲線可按軸承的不同位置而定，只有當整個轉子連接在一起，呈一條連續光滑的曲線，方能保證整個轉子運行平穩，當轉子揚度確定后，汽機縱向水平隨之而定，各軸承負荷轉子受力也隨之而定。并且還要保證聯軸器同心。

5、浮動油檔的安裝。從現場大量的振動測試可知，浮動油檔碰磨振動可在任何形成軸系、不同軸向位置上產生顯著振動，由于現場安裝不當，浮動環未獲得良好的密封效果，由于將徑向間隙和軸向間隙安裝過小會引起卡澀，過大的軸向間隙會使環失去導向和定位作用，使環在軸上發生歪斜，引起卡澀，鑒于此，在安裝期間，將徑向間隙適當放大，保持合理的徑向和軸向間隙，避免引起振動。

三、運行方面

如果在機組設計制造、安裝和檢修期間各方面都能保證質量，那機組就不會發生振動大而影響運行了嗎？答案是否定的，機組的振動除了與上面闡述的各方面因素有關外，還與機組的運行狀況存在很大的關系。

1、機組膨脹。前面已經講到，機組的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。最明顯的例子是在開機過程中，當機組的暖機時間不夠或者升速加負荷過快，則機組各部分的膨脹就不一樣，這樣一方面會產生熱應力，減少機組的壽命；另一方面就會引起過大的膨脹差，從而影響機組的開機過程。當機組的膨脹不充分時，極易引起機組的動靜碰磨而產生振動。

2、潤滑油溫。軸頸在軸瓦內的穩定性如何決定了機組誘發振動的可能性有多大，當穩定性太差時，外界因素的變化很容易引起機組振動的產生。而潤滑油在軸瓦內形成的油膜如何又是影響轉子穩定性的一個重要影響因素，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。

3、軸封進汽溫度。每一軸封的進汽溫度都不一樣，在運行規程所允許的范圍內調整軸封進汽溫度會對機組的振動產生一定的影響。軸封進汽溫度對機組振動的影響主要表現為進汽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，這兩方面對機組振動的影響機理在前面已經述及。

4、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。

結論：

汽輪機異常振動時汽輪機運行過程中不可避免的故障，同時也是較為常見的故障。在進行此類故障排除時，不能急于拆解機組，首先要根據故障特征進行故障分析，確定故障點后查看機組安裝及維修記錄，確認故障點零部件情況。如故障點零部件為剛剛檢修過并更換，因再次確認故障點，確認為改點后進行拆解。一般來講短期內進過維護保養的部件出現故障的幾率遠遠小于維護時間長的部件。因此，在進行汽輪機異常振動原因分析時要格外注意。許多情況時需要維修人員長期積累的經驗來判斷的，加強企業汽輪機組維護保養人員培訓，提高維修人員素質及專業技能時提高汽輪機故常排除效率的最佳途徑。