淺析汽輪機(jī)安裝中幾種振動(dòng)原因及預(yù)防對(duì)策

洛佳成 王佐仁 張秀坤

（黑龍江省火電第三工程公司，黑龍江 哈爾濱 150016）

1 緒論

汽輪機(jī)是發(fā)電廠中重要的設(shè)備，離開(kāi)了汽輪機(jī)，發(fā)電廠就不能夠正常的工作。而汽輪機(jī)的安裝過(guò)程十分的復(fù)雜，具有很高的專業(yè)性，安裝過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)各種問(wèn)題，其中比較常見(jiàn)的就是汽輪機(jī)震動(dòng)超出規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。這對(duì)于汽輪機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成很大的影響，減少機(jī)器的使用壽命，甚至引發(fā)嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，造成發(fā)電廠不能夠正常的生產(chǎn)和發(fā)電。本文對(duì)汽輪機(jī)安裝中幾種比較常見(jiàn)的震動(dòng)原因進(jìn)行了分析，并有針對(duì)性的提出了應(yīng)對(duì)策略。

2 汽輪機(jī)安裝中引起振動(dòng)的原因分析與預(yù)防措施

汽輪機(jī)在安裝過(guò)程中很多因素都有可能導(dǎo)致其震動(dòng)超出規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，其中有一部分原因是由于汽輪機(jī)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中自身工藝方面存在的問(wèn)題，還有可能是在機(jī)器運(yùn)輸?shù)耐局袥](méi)有采取相應(yīng)的保護(hù)措施，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子受到碰撞而發(fā)生變形等。但是在眾多引起汽輪機(jī)震動(dòng)的原因當(dāng)中，主要還是出現(xiàn)在進(jìn)行安裝的過(guò)程當(dāng)中，沒(méi)有做好相應(yīng)的安裝工作。汽輪機(jī)的安裝是一個(gè)十分復(fù)雜的工程，分為多個(gè)安裝步驟，任何一個(gè)安裝步驟出現(xiàn)問(wèn)題，都有可能導(dǎo)致汽輪機(jī)震動(dòng)，具體主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 基礎(chǔ)的合格是安裝汽輪機(jī)的首要前提

基礎(chǔ)對(duì)于汽輪機(jī)的安裝乃至日后的使用都有十分重要的影響。在進(jìn)行施工之前要按照相關(guān)的設(shè)計(jì)圖紙來(lái)進(jìn)行基礎(chǔ)的施工工作。要確?；A(chǔ)能夠達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度要求，防止出現(xiàn)不規(guī)則沉降，防止機(jī)組安裝完之后，由于自重而導(dǎo)致沉降。在安裝的過(guò)程當(dāng)中，如果基礎(chǔ)出現(xiàn)了不均勻沉降，那么就會(huì)使臺(tái)板地下出現(xiàn)空缺，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生震動(dòng)，這種原因?qū)е碌恼饎?dòng)往往隨著汽輪機(jī)載荷的變化而不斷的變化。

2.2 軸承座的安裝質(zhì)量及軸承中心標(biāo)高的控制

在進(jìn)行軸承座的安裝過(guò)程當(dāng)中要始終按照?qǐng)D紙中的相關(guān)的要求進(jìn)行施工，不能夠隨意進(jìn)行變更。為了確保安裝的精度，應(yīng)該進(jìn)行反復(fù)的測(cè)量，采用平均值。為了確保運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中軸承的承力中心和幾何中心發(fā)生偏離而導(dǎo)致震動(dòng)，因此在進(jìn)行軸承座的安裝過(guò)程當(dāng)中要做好相應(yīng)的測(cè)量工作，確保軸承的承力中心和幾何中心能夠重合。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求，嚴(yán)格控制機(jī)組支持軸承的高度，從而確保符合能夠分配均勻。一旦出現(xiàn)分配不均勻的情況，就有可能導(dǎo)致機(jī)組的震動(dòng)。

2.3 低壓缸排汽口與凝汽器頸部的自由連接

在進(jìn)行汽輪機(jī)汽缸安裝作業(yè)的時(shí)候，由于汽輪機(jī)的低壓缸通常都具有相對(duì)較大的體積，而且需要連接在冷凝器上。這就使得低壓缸在安裝的過(guò)程當(dāng)中不能受到外力因素的干擾，否則導(dǎo)致低壓缸發(fā)生變形而發(fā)生摩擦，而產(chǎn)生震動(dòng)。針對(duì)這種情況，應(yīng)該在使用百分表對(duì)低壓缸的支撐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，從而避免外力因素造成的汽缸變形的發(fā)生，最終防止機(jī)組震動(dòng)。

2.4 汽缸及缸內(nèi)部件中心找正

為了確保機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖紙來(lái)對(duì)汽缸內(nèi)部以及外缸進(jìn)行找正，確保轉(zhuǎn)子于隔板的中心能夠重合。一旦不能夠使汽缸的內(nèi)部和外部的中心保持重合那么由于空間分布不均勻，導(dǎo)致空間內(nèi)部的蒸汽在泄露的時(shí)候不均勻，導(dǎo)致震動(dòng)。安裝過(guò)程當(dāng)中機(jī)組處于冷卻的狀態(tài)，而機(jī)組一旦運(yùn)行，隨著溫度的升高，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生膨脹，從而使汽缸的中心出現(xiàn)變動(dòng)。因此在安裝的過(guò)程當(dāng)中要做好相應(yīng)的調(diào)整工作，從而盡可能的減少轉(zhuǎn)子和汽缸之間的偏離。

2.5 軸承的安裝

大多數(shù)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸承采用可傾瓦式，具有良好的穩(wěn)定性，可避免油膜振蕩?？蓛A瓦自由擺動(dòng)，增加支撐柔性，吸收轉(zhuǎn)軸振動(dòng)能量，具有良好的減振性能。在安裝過(guò)程中，注意保證支撐軸承的軸承蓋與軸瓦之間緊力符合圖紙要求。如果緊力過(guò)大可能使軸承蓋變形，特別是球面軸承將無(wú)法自由調(diào)位；緊力過(guò)小將出現(xiàn)振動(dòng)。此外，軸承的連接緊力對(duì)軸承剛度也會(huì)產(chǎn)生影響，如果軸承剛度不足，在同樣的激振力下能引起較大的振動(dòng)，因此必須將軸承各連接螺栓擰緊。在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，往往出現(xiàn)因連接螺栓緊力不足而引起振動(dòng)的現(xiàn)象。

支持軸承軸瓦的墊塊，承受著因轉(zhuǎn)子本身的質(zhì)量及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于不平衡而引起的離心力，墊塊確定轉(zhuǎn)子位置，施工時(shí)要保證墊塊均勻承重，每塊墊塊的接觸痕跡應(yīng)占?jí)|塊總面積的70%以上，且接觸點(diǎn)均勻分布以避免因接觸面不符合要求而引起較大振動(dòng)。

推力軸承是轉(zhuǎn)子相對(duì)于氣缸的膨脹死點(diǎn)，安裝時(shí)要保證轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)量與圖紙技術(shù)要求相符，如果竄動(dòng)量過(guò)小，則不能保證推力瓦塊形成正常的油膜厚度，運(yùn)行中油溫必然升高或出現(xiàn)摩擦；相反，竄動(dòng)量過(guò)大，汽輪機(jī)負(fù)荷突然改變時(shí)，則會(huì)使推力瓦塊收到較大沖擊。

2.6 滑銷系統(tǒng)間隙調(diào)整

汽輪機(jī)在正常條件下運(yùn)行時(shí)，缸體受到高溫高壓的作用，熱膨脹較大，同時(shí)，由于高中、低壓缸分段布置，溫差也較大。為保證汽機(jī)在熱態(tài)能自由膨脹、在冷態(tài)能自由收縮，缸體中心與轉(zhuǎn)子中心不產(chǎn)生偏移，汽機(jī)缸體上設(shè)計(jì)了很多滑銷，以引導(dǎo)整個(gè)機(jī)組按預(yù)定方向自由膨脹或收縮，保證汽輪機(jī)動(dòng)、靜部分中心位置及各處間隙在膨脹過(guò)程中均能滿足要求，以達(dá)到穩(wěn)定。因此，在安裝過(guò)程中，必須保證銷與銷槽間隙在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，滑動(dòng)面的光滑平整。

2.7 活動(dòng)部件和斷葉片

在安裝期間應(yīng)特別注意，保證沒(méi)有其它活動(dòng)部件留存在汽缸內(nèi)部，如果有活動(dòng)部件進(jìn)入汽輪機(jī)，運(yùn)行時(shí)活動(dòng)部件可在氣流的沖擊下撞傷甚至損壞汽輪機(jī)葉片，引起機(jī)組振動(dòng)。如果活動(dòng)部件留存在發(fā)電機(jī)內(nèi)，則可能引起發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路，造成嚴(yán)重事故。

當(dāng)汽輪機(jī)葉片斷裂時(shí)，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布明顯不對(duì)稱，機(jī)組的振動(dòng)會(huì)發(fā)生明顯的變化，既包括振幅大小的變化也包括振動(dòng)相位的變化。在現(xiàn)場(chǎng)檢修轉(zhuǎn)子時(shí)對(duì)各級(jí)葉片逐一進(jìn)行外觀檢查，確定無(wú)裂紋及鉚釘松動(dòng)現(xiàn)象。

2.8 發(fā)電機(jī)的缺陷

電流通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱膨脹，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在一定量的質(zhì)量不平衡時(shí)，膨脹會(huì)使該不平衡量產(chǎn)生的力矩發(fā)生改變，引起機(jī)組的振動(dòng)變化；當(dāng)發(fā)電機(jī)自身存在膨脹不勻時(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而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的質(zhì)量不平衡，質(zhì)量不平衡在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子恢復(fù)到冷態(tài)時(shí)也將隨之消失。另一方面，如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部本身存在短路情況，當(dāng)電流通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)會(huì)產(chǎn)生局部放熱過(guò)大的現(xiàn)象，此處的轉(zhuǎn)子由于受到較多的熱量積蓄而使膨脹加大，這就與其他部位膨脹產(chǎn)生差別，又會(huì)形成動(dòng)態(tài)的質(zhì)量不平衡。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子間的氣息不均勻，會(huì)使發(fā)電機(jī)電磁性能不良引起機(jī)組振動(dòng)。這種振動(dòng)特征表現(xiàn)為通勵(lì)磁電流以后才出現(xiàn)振動(dòng)，隨著勵(lì)磁電流的增大，振動(dòng)明顯增大。因此在安裝過(guò)程中要定期對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子進(jìn)行絕緣測(cè)試；并且根據(jù)轉(zhuǎn)子調(diào)整發(fā)電機(jī)空氣間隙，使得氣息均勻，增強(qiáng)了機(jī)組的安全運(yùn)行性能。

結(jié)束語(yǔ)

發(fā)電廠汽輪機(jī)的安裝涉及到多個(gè)工序，安裝過(guò)程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)化工程。在安裝過(guò)程當(dāng)中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都有可能造成機(jī)組的震動(dòng)。因此在安裝過(guò)程當(dāng)中一定要嚴(yán)格的按照?qǐng)D紙來(lái)進(jìn)行安裝，不能夠隨意的進(jìn)行更改。同時(shí)還要做好安裝過(guò)程中的工藝質(zhì)量管理工作，從而確保每個(gè)環(huán)節(jié)都不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。相關(guān)的安裝人員要不斷的提升自身的素質(zhì)，增強(qiáng)自身的安裝水平，確保汽輪機(jī)能夠正常的運(yùn)作。

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