火電廠汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)影響分析

宋勇鋒

摘要：火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電機(jī)組在設(shè)計(jì)制造、安裝、檢修和運(yùn)行時(shí)都有可能引起過大振動(dòng)，主要分析振動(dòng)的影響因素分析。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)組 振動(dòng) 影響因素 分析

汽輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)的大小直接影響到機(jī)組能否安全運(yùn)行和整個(gè)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。引起汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)過大或者異常的原因有很多，既有設(shè)計(jì)制造方面的原因，也有運(yùn)行方面的原因，還有安裝和檢修等方面的原因。

一、設(shè)計(jì)制造時(shí)影響因素

汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心不重合則會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)子的不平衡而產(chǎn)生一個(gè)離心力，這個(gè)離心力會(huì)對(duì)軸承產(chǎn)生一個(gè)激振力而使之引起機(jī)組振動(dòng)，如果這個(gè)離心力過大，則機(jī)組的振動(dòng)就會(huì)異常。汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子裝配時(shí)每裝配一級(jí)葉片都應(yīng)該對(duì)該級(jí)葉片進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，整個(gè)轉(zhuǎn)子裝配完成后在出廠之前對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)子進(jìn)行低速和高速動(dòng)平衡，以確保轉(zhuǎn)子的不平衡量在合格范圍內(nèi)。

產(chǎn)生汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡量較大的主要原因是機(jī)械加工精度不夠和裝配工藝質(zhì)量較差，必須提高機(jī)械加工精度，同時(shí)保證裝配質(zhì)量，從而才能保證轉(zhuǎn)子的原始不平衡量較小。另外，如果機(jī)組的設(shè)計(jì)不當(dāng)也會(huì)引起機(jī)組的振動(dòng)。

二、安裝和檢修時(shí)影響因素

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)組的軸承振動(dòng)過大都是由于安裝和檢修不當(dāng)引起的，或者說機(jī)組的振動(dòng)很多時(shí)候都是可以通過安裝或檢修來解決的。

1.軸承標(biāo)高的影響

兩端的軸承標(biāo)高不在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)子兩端軸承的負(fù)荷分配不合理。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。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)。

應(yīng)該根據(jù)制造廠家的技術(shù)要求，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)機(jī)組軸承標(biāo)高進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)整。由于各臺(tái)機(jī)組的實(shí)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(jié)合各廠的實(shí)際情況對(duì)機(jī)組軸承標(biāo)高進(jìn)行調(diào)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(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，必須將軸承各連接螺栓擰緊。

3.機(jī)組中心影響

機(jī)組中心應(yīng)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)引起汽流激振、電磁激振和動(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)園不同心、端面瓢偏、連接螺栓緊力明顯不對(duì)稱時(shí)，不論圓周和端面中心數(shù)據(jù)調(diào)整的如何正確，當(dāng)把連接螺栓擰緊后，都會(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)直接產(chǎn)生振動(dòng)的激振力，引起機(jī)組的振動(dòng)。

4.滑銷系統(tǒng)影響

當(dāng)由于某種原因使滑銷系統(tǒng)卡澀時(shí)，機(jī)組的膨脹就會(huì)受到限制，當(dāng)機(jī)組的膨脹受到限制時(shí)就會(huì)引起機(jī)組較大的振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)以至于不能開機(jī)或者引起動(dòng)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(jī)的現(xiàn)象在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常出現(xiàn)，因此在檢修和安裝期間應(yīng)該對(duì)此引起高度重視。

5.動(dòng)靜間隙影響

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。間隙又不能過小，否則將引起動(dòng)靜碰磨，會(huì)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是非常重要的。

6.轉(zhuǎn)子結(jié)垢影響

機(jī)組大修期間，對(duì)汽輪機(jī)葉片上的結(jié)垢進(jìn)行清理，進(jìn)行除垢時(shí)保證除垢方法正確性，注意對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)子都要進(jìn)行除垢，否則可能會(huì)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生新的質(zhì)量不平衡。

三、運(yùn)行時(shí)影響因素

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。

1.機(jī)組膨脹影響

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，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)。

2.潤(rùn)滑油溫影響

軸頸在軸瓦內(nèi)的穩(wěn)定性決定機(jī)組誘發(fā)振動(dòng)的可能性，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)油膜形成不利。

3.軸封進(jìn)汽溫度影響

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。

4.機(jī)組真空和排汽缸溫度影響

機(jī)組真空和排汽缸溫度相輔相成，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，會(huì)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)產(chǎn)生影響。

5.斷葉片影響

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，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，振動(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，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)。

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