淺析汽輪機安裝振動原因及防范策略

胡松山，王甫

（中電建湖北電力建設有限公司，湖北 武漢 430000）

社會經濟與科技的發展，推動了我國電力領域的蓬勃發展。汽輪機是電力系統的重要部分，汽輪機安裝過程非常復雜，對專業技術要求高，安裝中受到各種因素影響，任何環節出現失誤都會影響日后發電機廠的正常工作。有效地避免汽輪機在安裝中出現故障十分重要，本文對汽輪機安裝中的震動原因及預防策略進行了分析研究，為相關技術人員進行安裝工作提供幫助，確保汽輪機安裝工作順利有序地開展。

1 汽輪機發電機組故障診斷處理的意義

汽輪機是以蒸汽為工作介質的旋轉式原動機，具有單機功率大、運行平穩、使用壽命長等系列優點，在現代大型火電廠中，以汽輪機為原動機驅動同軸發電機生產電能。火力發電廠中三大部分都屬于旋轉機械的汽輪機在火電廠生產中處于至關重要的地位。汽輪機組發生故障會帶來巨大的經濟損失，引發嚴重的安全隱患。轉子的外形是軸對稱旋轉體，實際上，因制造水平與裝配誤差，轉子質心與轉子幾何中心不重合產生了質量的偏差。偏心質量使轉子產生一定的離心力，在通過旋轉中心線的靜止面上投影是周期性簡斜外力，引起轉子震動的激振力，轉子與其他彈性體一樣有自己的自振頻率，激振力頻率與轉子震動頻率相等時產共振現象。共振時彈性體振幅大，會對汽輪機發電機組造成嚴重的影響，汽輪機事故中，以震動發生的事故比例最大。機組正常運行振動值與變化應較小，機組振動值變化大，說明設備出現了一定程度的故障。目前，神經網絡在故障診斷領域的應用中，多側重于大型發電機組等方面，大多采用頻譜分析法對網絡進行訓練，本文將頻譜法與軸心軌跡作為訓練樣本相結合，更準確實現故障診斷。根據汽輪機發電機組常見的故障特征，在訓練樣本中加入軸心軌跡特征數據，找出分類能力、學習速度等方面相對優秀的神經網絡，提高診斷的準確性。

2 燃氣機組振動原因分析

大型機組振動故障分析是復雜的問題，其具有多種故障，可能具有相同征兆，故障因多種原因造成，很難將機組解體進行徹底檢查，機組的啟停次數受到經濟性與安全性的限制，需對機組結構，故障特征等進行深入的研究。現場發生的故障中屬于轉子不平衡的比例高達90%，忽略軸承座動剛度隨轉速的改變影響。引起燃氣輪機質量不平衡的原因主要是部分葉片或圍帶脫離，長期運行使壓氣機葉片出現嚴重軸向不均勻磨損，長期運行使轉子中心不同程度積垢。高壓大容量發電機組因徑向間隙小，稍有不慎可能發生動靜摩擦，在空負荷情況下也會發生，可能導致大軸彎曲事故，為提高效率與減少漏氣量，動靜間隙設計不斷變小，標高變化等因素對轉子在氣缸中位置的影響不斷增大。導致動靜部件間摩擦的概率不斷提高。油膜震蕩是因軸承油膜力引起的危害較大的故障，如結構混色機或運行不當，易發生此類故障。早期投產的汽輪發電機組約14%的機組發生油膜振蕩。 影響油膜振蕩的主要因素是外界干擾過大與軸系穩定性。外界擾動可能使系統提前處于失穩狀態。

3 汽輪機安裝中的注意事項

汽輪機基礎放線，墊鐵布置，臺板就位后進行軸承安裝，安裝中必須按照圖紙技術要求進行操作。注意軸承座幾何中心必須與軸頸承力中心一致。否則機組運行時，軸承幾何與軸頸承力中心不一致產生力矩，軸承向剛度不足產生軸向震動，增大軸承座的連接剛性，軸承座地面與基礎面接觸點要達到75%以上。多數汽輪機轉子軸承采用可傾瓦式，可避免油膜震蕩。可傾瓦自由擺動，吸收轉軸震動能量，在安裝中注意保證軸承蓋與軸瓦間緊力符合圖紙要求。如緊力過大可能使軸承變形，緊力過小會出現震動。軸承的連接緊力對其剛度會產生影響，必須將軸承各連接螺栓擰緊。施工中往往因連接螺栓緊力不足引起震動。支持軸承軸瓦的墊塊承受鉆子質量及轉動時因不平衡引起的離心力，墊塊確定轉子位置，施工中每塊墊塊接觸痕跡應占墊塊總面積的70%以上。推理軸承是轉子相對于氣缸的膨脹死點，如轉子軸向竄動量過小不能保證推力瓦塊形成正常的油膜厚度，如竄動量過大，會使推力瓦塊受到較大沖擊。

汽輪機兩端由軸承支撐，如兩端軸承標高超出設計范圍，則兩端軸承負荷分配不合理，負荷較重的一邊因吃力過大引起軸瓦溫度升高，易產生軸瓦烏金過熱的現象。負荷較輕的一邊軸瓦內油膜形成不好，誘發機組的自激震動與氣流激震等。制造廠提供的數據根據機組棱態時情況得出，各臺機組實際情況不同，受熱后膨脹不同，汽輪機安裝時應根據廠家技術要求，對機組軸承標高進行調整。安裝中注意使缸體中心保持一致，轉子中心與隔板中心一致。如缸內動靜部分不同心，則會造成運行時蒸汽在周圍不均勻泄漏。動靜部分中心嚴重超標會引起動靜摩擦，使轉子發生熱彎曲，出現強迫震動。安裝中應注意機組棱臺與熱態膨脹情況不同，安裝時可先對汽缸體相對于轉子中心作適當調整，保證轉子與氣缸的同心度基本一致。

轉子水平放置時，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，如曲線位置形狀不同，曲線可按軸承不同位置確定。鉆子連接在一起，方能保證轉子平穩運行。轉子揚度確定后，各軸承符合，軸向力隨之而定。此外，要保證聯軸器法蘭外圓與軸頸同心，連接螺栓緊力對稱。否則會造成軸系不同心與不平直。轉子處于旋轉狀態時，軸系同心度會產生震動激振力引起機組震動。無論汽輪機或發電機，機組帶負荷受熱后產生膨脹，滑銷系統用于引導機組膨脹，因某種原因使滑銷系統卡塞時機組膨脹受限，引起機組較大的震動。嚴重時會造成破壞，膨脹受限無法開機的現象經常出現，安裝中應注意此問題。汽輪機與氣缸之間存在間隙，汽輪機轉子與氣缸間隙過大時會降低汽輪機內效率，可能引起蒸氣外露，影響機組的效率。發電機轉子與靜子間的間隙過大會影響發電機效率，但間隙過小會引起動靜碰膜，合理地調整隔板對氣封及發電機轉子與靜子間隙非常重要。

4 汽輪機安裝中振動故障的預防策略

基礎安裝的成敗對汽輪機日后正常運行有很大的影響。基礎受到自重影響出現沉降現象，振動會隨著汽輪機荷載變化。施工人員應嚴格遵守設計圖紙施工，避免發生不規則沉降等現象。軸承座安裝技術要求很高，需嚴格按照設計圖紙操作。要保證軸承安裝與標準統一。在汽輪機安裝中，有效的防止軸承成立中心與幾何中心出現偏離情況。規范施工人員的操作行為，確保軸承安裝的合理準確性汽輪機低壓缸體積較大，進行氣缸安裝時需與冷凝器連接，安裝難度較大，為避免發生變形引起振動，需排出外界干擾因素，提高安裝質量，確保汽輪機穩定運行。施工人員需結合設計圖紙調整氣缸內外位置，避免因轉子與隔板間空間分布不均造成蒸汽泄漏，影響汽輪機的正常運轉。因汽輪機在工作中溫度逐漸升高，設備隨溫度升高膨脹，技術人員應注意在安裝中做好調整。

發電廠汽輪機中的汽輪轉子普遍是可傾瓦式，能防止油膜發生震蕩，但可傾瓦增加了支撐柔性，賦予了可傾瓦減震特性，安裝中要避免軸承蓋變形。支持軸承瓦是安裝汽輪機的重要環節，應注意支持軸承瓦墊塊的安裝，轉子受點墊塊的影響，應保證墊塊能均勻承重，防止汽輪機工作中發生震動。推力軸安裝中要確保轉子軸向與設計圖紙要求吻合，防止過大推力導致油膜厚度偏小。汽輪機氣缸會受到壓力等因素影響，引起缸體與轉子中心產生偏離，控制銷與銷槽的間隙縫在規定范圍內十分重要。在氣機缸體中安裝滑銷，確保汽輪機動靜部分中心位置在膨脹中達到標準，保障汽輪機能穩定的供應能源。汽輪機安裝中涉及到很多細小零件，工作人員需仔細認真檢查。一旦有零部件進入氣缸機內，會在強大氣流下損壞汽輪機葉片，如零部件存留于發電機中，可能引發電機短路，影響發電廠正常工作。

5 結語

發電廠汽輪機安裝是一項復雜系統的工程，每個操作環節的失誤都會影響最終的安裝質量，工作人員在安裝中必須嚴格按設計標準進行操作，針對發現的問題盡快提出解決方案，加強對安裝現場的技術管理，提高安全水平，確保汽輪機投入運行后穩定。