汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的影響因素分析

房彪

【摘 ?要】為了更好但確保城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們用電的穩(wěn)定，加強(qiáng)汽輪發(fā)電機(jī)組的日常保養(yǎng)和維護(hù)，是保證城市供電的基礎(chǔ)。本文就對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的影響因素進(jìn)行深入探討。

【關(guān)鍵詞】汽輪;發(fā)電機(jī)組;振動(dòng);影響

汽輪發(fā)電機(jī)組的軸承振動(dòng)幅度與機(jī)組的安全運(yùn)行有極大的關(guān)系，其能否安全運(yùn)行直接關(guān)系到電廠的效益。從其產(chǎn)生振動(dòng)的因素來看，不論是制造還是設(shè)計(jì)都可能導(dǎo)致振動(dòng)，同時(shí)管理不善，安裝錯(cuò)誤也可能導(dǎo)致振動(dòng)，本文就對(duì)引起汽輪發(fā)電機(jī)振動(dòng)的因素進(jìn)行分析。

1、設(shè)計(jì)制造失誤方面導(dǎo)致的汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)

汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是高速旋轉(zhuǎn)的一種機(jī)械設(shè)備，因此，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子失衡是由于質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心的偏離造成的，產(chǎn)生這種不平衡量原因有很多，但是主要的原因還是由于機(jī)械加工精度不夠和裝配工藝質(zhì)量較差引起的多一些，在設(shè)計(jì)階段機(jī)組支持軸承的選用也是非常重要的，所以我們?cè)谝院笠岣邫C(jī)械加工的精度和機(jī)械裝配的質(zhì)量問題。因此，要不斷地提高機(jī)械加工的精度，保證裝配的質(zhì)量，提高穩(wěn)定性，降低發(fā)生不平衡的因素概率。

2、汽輪發(fā)電機(jī)組的安裝和檢修方面

汽輪發(fā)電機(jī)組在安裝和檢修過程中的工藝質(zhì)量對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響非常大，根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組振動(dòng)的分析，很多汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)過大都是由于安裝和檢修不當(dāng)引起的。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安裝和檢修情況，下面重點(diǎn)介紹對(duì)機(jī)組振動(dòng)有明顯影響的幾個(gè)因素。

2.1軸承的標(biāo)高及軸承自身特性

不管是汽輪機(jī)還是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其兩端都是由軸承支撐的，如果兩端的軸承標(biāo)高不在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)，那么轉(zhuǎn)子兩端軸承的負(fù)荷分配就不合理。負(fù)荷較輕的一邊，軸瓦內(nèi)的油膜將會(huì)形成不好或者根本不能建立油膜，這樣就會(huì)誘發(fā)機(jī)組的自激振動(dòng)、油膜振動(dòng)和汽流激振等;而負(fù)荷較重的一邊，由于吃力太大，會(huì)引起軸瓦溫度升高，當(dāng)軸瓦烏金溫度達(dá)到一定值時(shí)，很容易產(chǎn)生軸瓦烏金過熱現(xiàn)象，從而造成機(jī)組的振動(dòng)。軸承自身特性對(duì)機(jī)組振動(dòng)的也會(huì)產(chǎn)生影響，主要包括軸瓦的緊力、頂隙和連接剛度等幾個(gè)方面。軸瓦緊力和頂隙主要影響軸承的穩(wěn)定性，如果軸承的穩(wěn)定性太差，在外界因素的影響下容易使機(jī)組振動(dòng)超標(biāo)。軸承的連接情況主要對(duì)軸承剛度產(chǎn)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(dòng)較大，所以必須將軸承各連接螺栓擰緊。在現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)由于連接螺栓未擰緊而引起振動(dòng)的現(xiàn)象。

2.2機(jī)組中心

機(jī)組中心包括轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度、支撐轉(zhuǎn)子各軸承的標(biāo)高、軸系連接的同心度和平直度。如果轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度偏差過大，則可能會(huì)引起氣流激振、電磁激振或動(dòng)靜碰磨。若發(fā)生碰磨，則會(huì)使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定的普通強(qiáng)迫振動(dòng)。當(dāng)聯(lián)軸器法蘭外圓與軸頸不同心、聯(lián)軸器法蘭止口或螺栓孔節(jié)圓不同心、端面瓢偏、連接螺栓緊力明顯不對(duì)稱時(shí)，即使圓周和端面中心數(shù)據(jù)調(diào)整得很正確，也會(huì)使軸系不同心和不平直。當(dāng)轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，軸系同心度和平直度會(huì)直接影響振動(dòng)的激振力，進(jìn)而引起機(jī)組的振動(dòng)。

2.3滑銷系統(tǒng)

不論是汽輪機(jī)還是發(fā)電機(jī)，當(dāng)機(jī)組帶負(fù)荷受熱后都要產(chǎn)生膨脹，因此使用滑銷系統(tǒng)引導(dǎo)機(jī)組膨脹。當(dāng)滑銷系統(tǒng)因某種原因而卡澀時(shí)，機(jī)組的膨脹就會(huì)受到限制，從而引起機(jī)組產(chǎn)生較大的振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致不能開機(jī)或引起動(dòng)靜碰磨，造成更大的破壞。由于現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常出現(xiàn)因膨脹受到限制而無法開機(jī)的情況，在檢修和安裝期間應(yīng)該對(duì)此情況高度重視。

2.4動(dòng)靜間隙

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸和汽、軸封之間以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子之間都存在間隙。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸之間的間隙過大時(shí)，汽輪機(jī)內(nèi)效率會(huì)降低;當(dāng)汽輪機(jī)與軸封之間的間隙過大時(shí)，可能會(huì)引起蒸汽外漏或者空氣內(nèi)漏，從而影響機(jī)組的效率和真空;當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙過大時(shí)，同樣會(huì)影響發(fā)電機(jī)的效率。但是，如果它們之間的間隙過小，則會(huì)引起動(dòng)靜碰磨，從而使機(jī)組的振動(dòng)超標(biāo)。因此合理調(diào)整隔板汽封、端部汽封以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙非常重要。

2.5控制活動(dòng)部件

汽輪發(fā)電機(jī)組的機(jī)構(gòu)非常縝密，在設(shè)備維修或檢修期間出現(xiàn)活動(dòng)部件，在維修或檢修結(jié)束后進(jìn)行恢復(fù)和開機(jī)狀態(tài)下由于汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組中如果存留的活動(dòng)部件就會(huì)在汽流的沖擊下撞傷甚至損壞汽輪機(jī)葉片，這樣不但會(huì)引發(fā)汽輪機(jī)組的振動(dòng)產(chǎn)生從而造成嚴(yán)重的事故，這種情況會(huì)對(duì)機(jī)組振動(dòng)的診斷帶來困難，因此我們?cè)跈z修或維修過程中一定要避免發(fā)電機(jī)組內(nèi)有活動(dòng)部件的存在情況。

3、運(yùn)行方面

機(jī)組的振動(dòng)除了與上面闡述的各方面因素有關(guān)外，還與機(jī)組的運(yùn)行狀況存在很大的關(guān)系。

3.1機(jī)組膨脹

前面已經(jīng)講到，機(jī)組的滑銷系統(tǒng)對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響情況，而機(jī)組的膨脹是受其滑銷系統(tǒng)制約的。當(dāng)滑銷系統(tǒng)本身不存在問題時(shí)，如果運(yùn)行人員操作不當(dāng)，機(jī)組也會(huì)出現(xiàn)膨脹不暢的問題。最明顯的例子是在開機(jī)過程中，當(dāng)機(jī)組的暖機(jī)時(shí)間不夠或者升速加負(fù)荷過快，則機(jī)組各部分的膨脹就不一樣，這樣一方面會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，減少機(jī)組的壽命;另一方面就會(huì)引起過大的膨脹差，從而影響機(jī)組的開機(jī)過程。當(dāng)機(jī)組的膨脹不充分時(shí)，極易引起機(jī)組的動(dòng)靜碰磨而產(chǎn)生振動(dòng)。

3.2潤(rùn)滑油溫

軸頸在軸瓦內(nèi)的穩(wěn)定性如何決定了機(jī)組誘發(fā)振動(dòng)的可能性有多大，當(dāng)穩(wěn)定性太差時(shí)，外界因素的變化很容易引起機(jī)組振動(dòng)的產(chǎn)生。而潤(rùn)滑油在軸瓦內(nèi)形成的油膜如何又是影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的一個(gè)重要影響因素，油膜的形成除了與軸承烏金有關(guān)外，還有一個(gè)重要因素就是潤(rùn)滑油油溫，潤(rùn)滑油油溫應(yīng)該在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，過高過低都對(duì)油膜的形成不利。

3.3軸封進(jìn)汽溫度

每一軸封的進(jìn)汽溫度都不一樣，在運(yùn)行規(guī)程所允許的范圍內(nèi)調(diào)整軸封進(jìn)汽溫度會(huì)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)產(chǎn)生一定的影響。軸封進(jìn)汽溫度對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響主要表現(xiàn)為進(jìn)汽溫度對(duì)軸承座標(biāo)高的影響和溫度對(duì)端部汽封處動(dòng)靜間隙的影響，這兩方面對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響機(jī)理在前面已經(jīng)述及。

3.4機(jī)組真空和排汽缸溫度

機(jī)組真空和排汽缸溫度總是相輔相成的，其中一個(gè)因素的變化必然引起另一個(gè)因素的改變。對(duì)于軸承座坐落在排汽缸上的機(jī)組來說，排汽缸溫度的變化主要表現(xiàn)在對(duì)軸承座標(biāo)高的影響上，所以會(huì)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)產(chǎn)生影響。

3.5發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流

當(dāng)電流通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，這部分熱量就要會(huì)使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生膨脹，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子本身存在一定量的質(zhì)量不平衡時(shí)，由于膨脹會(huì)使該不平衡量產(chǎn)生的力矩發(fā)生改變，從而引起機(jī)組的振動(dòng)變化;當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子自身存在膨脹不均時(shí)，即使冷態(tài)情況下質(zhì)量平衡較好，也會(huì)由于膨脹的不均勻性產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的質(zhì)量不平衡，而這一質(zhì)量不平衡在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子恢復(fù)到冷態(tài)時(shí)也會(huì)隨之消失。

3.6斷葉片

當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生斷葉片時(shí)，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布明顯發(fā)生改變，因此機(jī)組的振動(dòng)會(huì)發(fā)生明顯的變化，這種情況在現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)可能不會(huì)被察覺，因?yàn)檎駝?dòng)的變化既包括振動(dòng)大小的變化也包括振動(dòng)相位的變化，而現(xiàn)場(chǎng)大多數(shù)儀表只能監(jiān)視振動(dòng)大小的變化。為了盡量避免斷葉片的現(xiàn)象發(fā)生，除了在設(shè)計(jì)制造和安裝檢修期間采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣肀ＷC外，運(yùn)行中在增減機(jī)組負(fù)荷時(shí)應(yīng)盡量平穩(wěn)。

4、結(jié)束語

從上文的分析中，我們對(duì)引起汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的主要因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并且提出了一些意見，除此之外，我們還要加強(qiáng)管理，提高重視，增強(qiáng)人員的技術(shù)水平，從多個(gè)方面促進(jìn)汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的控制水平的提高，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

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（作者單位：安徽晉煤中能化工有限公司）