火電廠汽輪發電機組振動影響分析

曹樂康　武小賀　白鑫

摘要：隨著社會主義現代化建設的快速發展，我國電力工業也獲得了長足發展，其中火力發電在電力工業中占著較大的比例。汽輪發電機是火力發電廠的主要設備，是將蒸汽的熱能轉換為機械能進而轉換為電能的旋轉式動力機械。汽輪發電機工作安全與否對發電廠的運行起著至關重要的作用。在實際運行中，長期困擾機組運行的一大難題為機組的振動問題。

火力發電廠汽輪發電機組在設計制造、安裝、檢修和運行時都有可能引起過大振動，本文主要對振動的影響因素進行分析闡述。

關鍵詞：汽輪發電機組;振動;影響因素;分析

汽輪發電機組產生振動的大小直接影響到機組能否安全運行和整個電廠的經濟效益。引起汽輪發電機組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、設計制造時影響因素

汽輪發電機組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。汽輪發電機組轉子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合格范圍內。

產生汽輪發電機轉子不平衡量較大的主要原因是機械加工精度不夠和裝配工藝質量較差，必須提高機械加工精度，同時保證裝配質量，從而才能保證轉子的原始不平衡量較小。另外，如果機組的設計不當也會引起機組的振動。

二、安裝和檢修時影響因素

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，根據對現場機組振動的分析，很多汽輪發電機組的軸承振動過大都是由于安裝和檢修不當引起的，或者說機組的振動很多時候都是可以通過安裝或檢修來解決的。

1.軸承標高的影響

兩端的軸承標高不在設計要求的范圍內，轉子兩端軸承的負荷分配不合理。負荷較輕的一邊，軸瓦內的油膜將會形成不好或者根本不能建立油膜，這樣就會誘發機組的自激振動、油膜振動和汽流激振。而負荷較重的一邊，由于吃力太大，會引起軸瓦溫度升高，當軸瓦烏金溫度達到一定值時，很容易產生軸瓦烏金過熱現象，從而造成機組的振動。

應該根據制造廠家的技術要求，再結合現場的實際情況對機組軸承標高進行認真的調整。由于各臺機組的實際情況不盡相同，因此受熱后的膨脹也不完全一樣，所以必須結合各廠的實際情況對機組軸承標高進行調整。

2.軸承自身特性影響

主要包括軸瓦的緊力、頂隙和連接剛度等幾個方面。軸瓦緊力和頂隙主要影響軸承的穩定性，如果軸承的穩定性太差，在外界因素的影響下容易使機組振動超標。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，必須將軸承各連接螺栓擰緊。

3.機組中心影響

機組中心應包括轉子與汽缸或靜子的同心度、支撐轉子各軸承的標高、軸系連接同心度和平直度。

如果轉子與汽缸或靜子的同心度偏差過大，則可能會引起汽流激振、電磁激振和動靜碰磨。若發生碰磨，則會使轉子發生熱彎曲而引起不穩定普通強迫振動。當聯軸器法蘭外圓與軸頸不同心、聯軸器法蘭止口或螺栓孔節園不同心、端面瓢偏、連接螺栓緊力明顯不對稱時，不論圓周和端面中心數據調整的如何正確，當把連接螺栓擰緊后，都會使軸系不同心和不平直。當轉子處于旋轉狀態時，軸系同心度和平直度會直接產生振動的激振力，引起機組的振動。

4.滑銷系統影響

當由于某種原因使滑銷系統卡澀時，機組的膨脹就會受到限制，當機組的膨脹受到限制時就會引起機組較大的振動，嚴重時以至于不能開機或者引起動靜碰磨，從而造成更大的破壞。由于膨脹受到限制而無法開機的現象在現場經常出現，因此在檢修和安裝期間應該對此引起高度重視。

5.動靜間隙影響

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。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。

6.轉子結垢影響

機組大修期間，對汽輪機葉片上的結垢進行清理，進行除垢時保證除垢方法正確性，注意對整個轉子都要進行除垢，否則可能會在轉子上產生新的質量不平衡。

三、運行時影響因素

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.機組膨脹影響

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。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，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.潤滑油溫影響

軸頸在軸瓦內的穩定性決定機組誘發振動的可能性，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，過高過低都對油膜形成不利。

3.軸封進汽溫度影響

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。

4.機組真空和排汽缸溫度影響

機組真空和排汽缸溫度相輔相成，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，會對機組的振動產生影響。

5.斷葉片影響

當汽輪機發生斷葉片時，轉子的質量分布明顯發生改變，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，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，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。

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