汽輪機(jī)安裝中幾種振動(dòng)原因及防范對(duì)策

林旭濤

（廣東粵電安信電力檢修安裝有限公司，廣東 東莞 523220）

1 汽輪機(jī)的概述

汽輪機(jī)是能夠把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置，也經(jīng)常被稱為蒸汽透平。汽輪機(jī)經(jīng)常會(huì)被當(dāng)作發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)進(jìn)行使用，也可以在風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)以及船舶的螺旋槳，這些設(shè)備中進(jìn)行使用，作為其中的驅(qū)動(dòng)裝置。也可以，對(duì)汽輪機(jī)的工作中的排氣和抽氣來(lái)進(jìn)行運(yùn)用，去滿足生產(chǎn)以及生活上的各種供熱要求。因?yàn)槠啓C(jī)是由熱帶動(dòng)的，所以它的工作環(huán)境一般是高溫高壓，并且能量巨大，所以它的轉(zhuǎn)速也非常快，所以這是一種非常精密的重型機(jī)械，正因?yàn)槿绱耍砸獙?duì)其更加重視，防止由于故障導(dǎo)致危險(xiǎn)事故的發(fā)生，和其配套的其他設(shè)備，如鍋爐、加熱器、凝汽裝置等進(jìn)行同時(shí)的工作，圖1為汽輪機(jī)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。

圖1 汽輪機(jī)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)

2 設(shè)置汽輪機(jī)的重要前提

對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行各種不同的設(shè)置使用，在未來(lái)有非常重要的作用，也能產(chǎn)生十分重要的影響。在對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的安裝工作之前，要依據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)安裝的地基進(jìn)行檢查，保證它能符合安裝汽輪機(jī)的強(qiáng)度要求，防止各種因素引起的地面沉降。地面的沉降會(huì)對(duì)整個(gè)安裝環(huán)節(jié)產(chǎn)生非常大的影響，如果在進(jìn)行安裝環(huán)節(jié)中沒(méi)有對(duì)下沉這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行解決，如地基因?yàn)椴粔蚓鶆颍瑢?dǎo)致沉降形成空缺，就會(huì)對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)影響，讓其發(fā)生振動(dòng)，而振動(dòng)往往是讓汽輪機(jī)負(fù)荷不能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的原因之一，這可能會(huì)直接對(duì)機(jī)組的運(yùn)行造成危害。

對(duì)汽輪機(jī)的汽缸進(jìn)行安裝時(shí)，由于汽輪機(jī)的低壓高有很大的體積，會(huì)占更大的空間，而且還要要求能夠連接到冷凝器上。這樣的設(shè)計(jì)就會(huì)讓低壓缸很難不被外界的各種因素所影響，導(dǎo)致其工作狀態(tài)發(fā)生變化。并且還會(huì)導(dǎo)致，低壓缸體發(fā)生形變并且發(fā)生各種摩擦，因此導(dǎo)致振動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。這種情況的發(fā)生，就應(yīng)該深入汽輪機(jī)的低壓缸進(jìn)行測(cè)量，避免因?yàn)楦左w變形導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果受到影響，因而數(shù)據(jù)發(fā)生偏差，進(jìn)而避免這些各種的外界條件引起的氣機(jī)振動(dòng)的發(fā)生。為了讓機(jī)組能夠穩(wěn)定地運(yùn)行得到保障，就要讓汽缸內(nèi)外的相應(yīng)部件進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)安裝，保證各轉(zhuǎn)子中心能夠相互重疊到一個(gè)中心點(diǎn)上，讓整個(gè)汽輪機(jī)能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)行。由于在冷卻條件下，對(duì)其進(jìn)行安裝會(huì)導(dǎo)致機(jī)組狀態(tài)和實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)有出入，進(jìn)而隨著溫度的變化，讓其空間發(fā)生不同的變化，讓氣缸的中心發(fā)生位移。所以在對(duì)其進(jìn)行安裝時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，讓轉(zhuǎn)子和汽缸之間因工作環(huán)境發(fā)生變化導(dǎo)致的偏差盡量減小。

3 汽輪機(jī)施工中幾種振動(dòng)因素及預(yù)防措施

3.1 軸承的軸向振動(dòng)

在對(duì)機(jī)主進(jìn)行振動(dòng)的各種測(cè)量過(guò)程中，軸向振動(dòng)過(guò)大是常常會(huì)被發(fā)現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題，其發(fā)生的頻率基本與轉(zhuǎn)速相同。而這項(xiàng)問(wèn)題被引發(fā)的主要條件是下面的幾個(gè)原因：①由于轉(zhuǎn)子的彎曲，在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)軸經(jīng)發(fā)生了一定的偏轉(zhuǎn)，這同時(shí)也就導(dǎo)致軸徑在軸瓦內(nèi)的油膜承受重力中心點(diǎn)，為轉(zhuǎn)速的改變而發(fā)生周期性的變化，所以也發(fā)生了一種軸向的振動(dòng)反應(yīng)；②軸瓦受力中心跟軸承座幾何中心不重合；③軸承座由于安裝原因不能穩(wěn)固。繞組的轉(zhuǎn)子，在工作中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，將試圖讓軸瓦和軸承座之間發(fā)生一定量的偏轉(zhuǎn)，但是軸承的本身特性，不能和軸頸進(jìn)行同時(shí)的偏轉(zhuǎn)，所以只能形成軸向振動(dòng)，而這種振動(dòng)的幅值和轉(zhuǎn)子的繞組程度有一定的關(guān)系，比如正比關(guān)系，而個(gè)軸承振動(dòng)的相位則決定了轉(zhuǎn)子繞組的彈性線性關(guān)系。而轉(zhuǎn)子兩軸承的軸向振動(dòng)相位在二階臨界轉(zhuǎn)速附近相同。從之前對(duì)油膜振蕩的原理的相關(guān)研究可以表明，想要排除故障，就要保證軸承和轉(zhuǎn)子的工作的穩(wěn)定性，能夠得到穩(wěn)步提升，才能從根本上解決這些問(wèn)題，而要達(dá)到這一目的，就必須減少它們之間的摩擦，這可以通過(guò)使用壓力和濕度都很大的潤(rùn)滑油來(lái)實(shí)現(xiàn)，潤(rùn)滑動(dòng)力的黏度也要被降低，避免因?yàn)槠鋵?dǎo)致油膜承載的作用力過(guò)于巨大。在對(duì)故障進(jìn)行相關(guān)的檢查和排除中，一定要注意潤(rùn)滑油的黏度，不能讓它過(guò)高，防止?jié)櫥头植疾粔蚓鶆颍瑢?dǎo)致部分區(qū)域中的磨擦程度變大。

3.2 檢測(cè)基礎(chǔ)

汽輪機(jī)具體安裝前，應(yīng)仔細(xì)檢測(cè)基礎(chǔ)施工內(nèi)容，主要通過(guò)安裝設(shè)計(jì)圖紙對(duì)基礎(chǔ)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免基礎(chǔ)沉降。簡(jiǎn)單地說(shuō)，在汽輪機(jī)的施工過(guò)程中，基礎(chǔ)對(duì)其運(yùn)行的可靠性有非常重要的影響。因此，在建造汽輪機(jī)的時(shí)候，要求保證基礎(chǔ)不會(huì)因?yàn)槠啓C(jī)的重量而下沉，并且汽輪機(jī)的底部不會(huì)是空心的。

3.3 凝汽器頸部與低壓缸排氣口結(jié)合

在對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行相關(guān)的施工過(guò)程中，由于汽輪機(jī)的低壓缸的體積一般都非常的大，所以，要求他能保證和冷凝器實(shí)現(xiàn)連接的工作非常困難。正因?yàn)槿绱耍栽趯?duì)低壓缸進(jìn)行安裝的時(shí)候，防止受到外界作用力的影響，而發(fā)生出現(xiàn)機(jī)體形變的情況，最終導(dǎo)致振動(dòng)的產(chǎn)生。在進(jìn)行安裝時(shí)也要使用百分表對(duì)其實(shí)際的情況做好測(cè)量，做好檢查，對(duì)支撐點(diǎn)的情況做好檢查，避免或減少形變現(xiàn)象的發(fā)生。

3.4 汽流激振

通常，位于渦輪單元中的高中轉(zhuǎn)子是激發(fā)蒸汽流的主要元件。這是因?yàn)樵谕钙竭^(guò)程中蒸汽有一定的膨脹作用，一方面使高中轉(zhuǎn)子得到扭矩，另一方面使高壓向低壓產(chǎn)生軸向推力。對(duì)激振流動(dòng)故障發(fā)生原理的分析表明，在消除該故障的過(guò)程中，首先要檢查渦輪轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定平衡，檢查質(zhì)心是否轉(zhuǎn)子處于與旋轉(zhuǎn)中心相同的運(yùn)行狀態(tài)。此外，在例行檢查中，電廠技術(shù)人員必須詳細(xì)記錄渦輪機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)數(shù)據(jù)，與機(jī)組滿載時(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù)結(jié)合，繪制轉(zhuǎn)子振動(dòng)圖，以便了解轉(zhuǎn)子運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)觀察和分析曲線來(lái)確定。

3.5 汽缸構(gòu)件中心糾正

為了不斷提高汽輪機(jī)設(shè)計(jì)的可靠性，需要根據(jù)圖紙進(jìn)行正常工作，并提前做好落實(shí)，找到汽輪機(jī)的外缸和內(nèi)缸，保證轉(zhuǎn)子中心和隔板能夠高度重合。如果不保證外筒和內(nèi)筒的對(duì)齊，則可能存在因筒體空間分布不均而導(dǎo)致其內(nèi)部蒸氣無(wú)法均勻分解而導(dǎo)致振動(dòng)的危險(xiǎn)。在安裝階段，整個(gè)機(jī)組處于冷卻非工作狀態(tài)，安裝調(diào)試后，氣缸會(huì)隨著內(nèi)部溫度的升高而劇烈膨脹，導(dǎo)致氣缸中心發(fā)生明顯變化。因此，安裝時(shí)應(yīng)考慮相對(duì)位置、汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)熱膨脹引起的間隙變化，以及冷安裝時(shí)，以保證汽缸和轉(zhuǎn)子位置的準(zhǔn)確性。

3.6 軸承的設(shè)置

在很多的汽輪機(jī)的工作中，它們的軸承基本上都能使用可傾瓦式軸承來(lái)進(jìn)行工作，它能夠同時(shí)避免油膜發(fā)生震蕩以及具有著良好的穩(wěn)定性，所以它是有很多的優(yōu)點(diǎn)的。對(duì)可傾瓦的晃動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的利用，就能讓轉(zhuǎn)軸振動(dòng)的能量實(shí)現(xiàn)高效的吸收，防止能源的流失，與此同時(shí)，還讓它擁有了較好的柔韌性，能夠減少震蕩。安裝軸承時(shí)，要特別注意軸瓦與軸承蓋之間支撐軸承的施工圖設(shè)計(jì)需要。如果擰緊力過(guò)大，軸承蓋可能會(huì)變形，但如果軸承是球形的，很可能不會(huì)出現(xiàn)自由調(diào)節(jié)現(xiàn)象。但如果擰緊力設(shè)置得很小，會(huì)直接引起軸承振動(dòng)。此外，軸承之間的連接拉力也是影響剛度的主要原因之一，由于激振力的作用，如果剛度不能滿足日常工作時(shí)所需要求，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)軸承出現(xiàn)非常大的振動(dòng)情況，這種情況是非常危險(xiǎn)的。在這方面，要求軸承之間存在的連接螺栓在對(duì)其進(jìn)行安裝的過(guò)程中，可以再次確認(rèn)是否達(dá)到要求，并對(duì)不合要求的進(jìn)行重新安裝，防止因?yàn)檫@些小的失誤而引起機(jī)體振動(dòng)。作為安裝過(guò)程中的重點(diǎn)之一，軸承的墊塊的安裝也要被特別的重視，它能夠?qū)D(zhuǎn)子進(jìn)行工作時(shí)，由于不平衡產(chǎn)生的離心力進(jìn)行分擔(dān)承受。因此，在實(shí)際情況中對(duì)其進(jìn)行安裝時(shí)，要保證，軸承墊塊能夠均勻的對(duì)產(chǎn)生的離心力進(jìn)行分散，這讓每一部分墊塊的接觸面具占據(jù)墊塊總范圍的70%，只有這樣才能均勻分散力的作用。在墊片進(jìn)行接觸的位置，也要保證其均勻性，防止在運(yùn)行中，因?yàn)閴|片之間接觸位置的不合適而產(chǎn)生振動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

由此可見(jiàn)，汽輪機(jī)的安裝過(guò)程非常復(fù)雜，并且有許多的步驟，對(duì)其進(jìn)行安裝的過(guò)程是一項(xiàng)極其煩瑣的系統(tǒng)化工程。在對(duì)其進(jìn)行安裝的過(guò)程中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都非常的重要，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，就可能影響整個(gè)機(jī)組，造成機(jī)組的振動(dòng)。所以在安裝工序中，一定要嚴(yán)格執(zhí)行圖紙上的要求，不能對(duì)其進(jìn)行肆意篡改，只有這樣才能保證后期機(jī)組的正常運(yùn)行。還要對(duì)進(jìn)行，提高安裝人員的素質(zhì)要求，其技術(shù)能力確保安裝工序的穩(wěn)定運(yùn)行，以及汽輪機(jī)能夠正常工作。