淺析汽輪機安裝中幾種振動原因及預防對策

林貴生

摘要：作為汽輪發(fā)電機組的核心裝置――汽輪機，因其自身高轉速的性質(zhì)，在使用過程中“振動大小”直接影響到安全生產(chǎn)、以及企業(yè)的經(jīng)濟效益。本文對汽輪機安裝中幾種比較常見的振動原因進行了分析，并有針對性的提出了應對策略。

關鍵詞：汽輪機；安裝；振動；對策

中圖分類號： TK26 文獻標識碼： A

引言

汽輪機是電廠的重要發(fā)電設備，其安全、穩(wěn)定運行是電廠發(fā)電的保障，汽輪機可靠性在很大程度上取決于汽輪機的振動狀態(tài)，理論分析振動產(chǎn)生的原因較為復雜，故本文結合筆者經(jīng)驗，對汽輪機運行中發(fā)生強烈振動，造成機組緊急停運的原因分析、總結經(jīng)驗，為今后大型汽輪機的安裝、安全運行、管理提供參考。

工作原理 汽輪機是可以把蒸汽熱能轉化成機械功的外燃回轉式機械，來自鍋爐的蒸汽進入汽輪機后，依次經(jīng)過一系列環(huán)形配置的噴嘴和動葉，把蒸汽的熱能轉化成汽輪機轉子旋轉的機械能。蒸汽在汽輪機中，以不同方式對能量進行轉換，從而構成了工作原理不同的汽輪機。

結構部件及配套設備 一般情況先，汽輪機主要由轉動部分和靜止部分兩部分構成，轉動部分，即轉子，主要部件包括聯(lián)軸器、葉輪、主軸以及動葉片等；靜止部分，即靜子，主要部件有汽缸、軸承、隔板、汽封、靜葉柵以及進汽部分等。因為汽輪機通常是在高溫和高壓的條件下以較高的轉速進行工作的，所以其屬于精密類重型機械設備，與其相配套的設備主要包括鍋爐、發(fā)電機、加熱器、凝汽裝置以及泵等。 三、汽輪機的特點 較之傳統(tǒng)的往復式蒸汽機，汽輪機有著蒸汽流動速度高、連續(xù)性好、單位面積中可以經(jīng)過的蒸汽流量大等優(yōu)勢，因此其可以發(fā)出的功率比往復式蒸汽機要大很多。對于大功率的汽輪機而言，可運用較高的蒸汽溫度和壓力，因此其熱效率相對也比較高。汽輪機自問世以來，大多數(shù)專家學者都把研究的重點放在了提升汽輪機的安全性、可靠性及其耐用性等方面。伴隨科技水平的不斷提升，當前的汽輪機的整體性能已經(jīng)十分優(yōu)良，而且已經(jīng)成了各大熱電廠中重要的發(fā)電機組。

四、安裝時引起汽輪機振動的主要因素

（一）基礎 1、座漿墊鐵座漿層及二次灌漿質(zhì)量不高。主要有未充實和水泥標號較低。 2、基礎臺板墊鐵走動。此現(xiàn)象主要是因為二次灌漿質(zhì)量不佳、臺板與墊鐵之間以及點貼組之間的間隙太大、吃力不均勻，在軸承振動下導致墊鐵出現(xiàn)走動，從而引起機組振動。3、基礎臺板墊鐵太高。這對于軸承座垂直方向動剛度沒有很大影響，然而卻使水平軸承座和軸向動剛度明顯降低，并且常常在軸向振動較大的作用下，造成軸承座臺板二次灌漿松裂，進一步降低其動剛度。 4、基礎浸油，二次灌漿時浸油，顯著降低了其強度，甚至在機組振動作用下使二次灌漿層松裂，嚴重者分離了二次灌漿層與基礎的結合，進而更加擴大了機組的振動。

5、基礎沉降不均勻，也會導致汽輪機運行過程產(chǎn)生振動。汽機運行過程中，自身有著一定的振動，基礎質(zhì)量要是不過關，這種振動會嚴重影響基礎，受到破壞的基礎又會導致更大的振動。 （二）機組中心的影響 機組中心主要有汽輪機各軸承的平直度和同心度、轉子的揚度、轉子與定子的同心度、發(fā)電機與汽輪機轉子的定心精度。轉子與定子或汽缸的同心度如果有太大偏差，就可能會引發(fā)摩擦和激振。碰磨發(fā)生如果在轉子大軸位置，就會使轉子出現(xiàn)熱彎曲導致振動。轉子的揚度必須要確保汽輪發(fā)電機組整個軸系有一條公共的中心線，讓軸系整體呈現(xiàn)出一條連續(xù)的曲線。要是忽視了揚度產(chǎn)生的影響，會使軸瓦負載出現(xiàn)不合理分配和軸承振動超標現(xiàn)象。 （三）滑銷系統(tǒng) 滑銷系統(tǒng)是用來支撐汽缸和軸承座的，不但要確保機組帶負荷受熱時汽缸及軸承座膨脹；同時還應使汽缸與轉子的中心和各部件的軸向相對位置保持變化，在輻向及軸向間隙通流部分的許可的范圍內(nèi)，不可以使其自由膨脹。簡而言之就是對機組膨脹進行引導。因此在安裝滑銷時一定要確保安裝間隙，間隙如果太大，會使得相對的氣缸、轉子位置發(fā)生變化；間隙如果太小則會導致卡澀，對氣缸膨脹引起機組較大振動造成妨礙。嚴重情況下會無法起車或者引起動靜摩擦碰撞。 （四）動靜間隙 汽輪機包括靜子和轉子。轉子在運行時旋轉速度非?？?，靜子固定，所以轉子與靜子得保持一定間隙，不可以出現(xiàn)摩擦碰撞。間隙太大，會導致蒸汽外漏或空氣內(nèi)漏，導致降低機組的熱效率。間隙太小，可能會引起動靜碰撞摩擦，造成機組振動太大，嚴重的甚至導致轉子出現(xiàn)軸熱彎，引發(fā)嚴重事故。所以在具體的安裝的時候一定要對通流、隔板、軸端等汽封間隙加以控制?？赏ㄟ^加工梳齒或捻打背弧處增大常見的余熱發(fā)電系統(tǒng)中不帶調(diào)整裝置的迷宮梳齒式汽封間隙。 （五）系統(tǒng)清潔 在安裝的時候要確保整個汽機系統(tǒng)保持清潔，沒有雜物。如果要是有異物進入汽輪機，在開機時就會在氣流的沖擊下使葉片受到損傷，從而引發(fā)較為嚴重的事故并使機組振動。不合格的潤滑系統(tǒng)會很大程度的損傷高速運轉下的軸瓦，導致振動或停機。中心孔內(nèi)如果有異物存在機組也會導致振動異常的現(xiàn)象出現(xiàn)。 （六）螺栓緊固 在安裝過程中，整個系統(tǒng)的螺栓緊固都要嚴格按照規(guī)范或技術要求作業(yè)。特別是轉動支撐部位的螺栓和基礎螺栓。通常基礎螺栓的緊固在安裝時確保的較好，而軸承的螺栓則容易有問題出現(xiàn)。要是軸承螺栓沒有擰緊，會影響軸承的穩(wěn)定性，在同樣大小的激振力下使得振動較大。

五、汽輪機振動產(chǎn)生的危害 汽輪發(fā)電機組是電廠發(fā)電系統(tǒng)中重要模塊，其異常振動對整個發(fā)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行有很大影響，甚至會導致跳閘停機，損壞設備；對工廠生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)生影響。機組的異常振動可對機組產(chǎn)生以下危害。 （一）端部軸封磨損 低壓端部軸封磨損可造成密封作用破壞，使低壓缸中漏入空氣，所以破壞真空高壓端部軸封磨損會增大高壓缸向外漏汽，引發(fā)轉子局部受熱發(fā)生彎曲。蒸汽進入軸系中使?jié)櫥蛢?nèi)混入水分，對油膜造成破壞，并引發(fā)軸瓦烏金熔化。與此同時增大了漏汽損失，對機組的經(jīng)濟性造成影響。 （二）隔板汽封磨損 隔板汽封磨損嚴重的情況下，就會增加級間漏汽。使轉子上的軸向力增大，導致推力瓦烏金溶化。 （三）滑銷系統(tǒng)磨損 滑銷系統(tǒng)一方面固定汽輪機氣缸及軸承外殼：另一方面在受熱或冷卻的過程中，確保機組能夠自由膨脹或收縮?；N嚴重磨損的情況下，會對機組的正常熱膨脹造成影響，從而導致更加嚴重的事故。 從以上內(nèi)容可看出，異常振動對于機組的安全運行有直接威脅。汽輪發(fā)電機組的振動是一個十分復雜的問題，導致振動的因素很多，而我們只要搞清楚導致異常振動的原因，找出異常振動的表現(xiàn)形式，總結經(jīng)驗加以分析，就可以有效地解決異常振動的問題。

六、汽輪機安裝中常見的振動原因分析與應對策略

（一）凝汽器頸部與低壓缸排汽口連接問題

對于汽輪機的安裝來說，其低壓缸自身體積大，在與冷凝器的連接時，必須

保證其安裝的精密性，且不得受到任何外力的影響。在此過程中，保證安裝環(huán)境的不受干擾是為了防止低壓缸變形產(chǎn)生摩擦進而造成振動的產(chǎn)生。為了達到低壓缸排汽口與凝汽器頸部的有效連接，在安裝過程中應通過在低壓缸架設百分表來監(jiān)測焊接時產(chǎn)生的變形量，以保證凝汽器頸部與低壓缸排汽口的連接質(zhì)量。

保證軸承座的安裝質(zhì)量 在汽輪機基礎放線、墊鐵基礎研磨、墊鐵布置、臺板就位后，就可以進行軸承座的安裝工作了。在安裝過程中必須按照圖紙技術要求及現(xiàn)行相關規(guī)范嚴把質(zhì)量關，必要時進行多次測量，以求其加權平均值。特別注意：軸承座幾何中心必須與軸頸承力中心重合。 另外，還要保證汽輪機和發(fā)電機轉子兩端支持軸承的標高符合圖紙規(guī)范要求，以使兩端軸承的負荷分配合理。

（三）軸承與轉子安裝找中

應用于汽輪機的轉子軸承都是可傾瓦式，這種轉子軸承在防止油膜振蕩，在保證運行穩(wěn)定上有著突出優(yōu)勢。對于轉子安裝找中而言，進行轉子揚度測量是確保整個軸系中心線處于同一垂直平面，且能形成一條無折點平滑連續(xù)曲線的前提。當其曲線達成時，就能有效減少汽輪發(fā)電機組運行時的振動，保證汽輪發(fā)電機組的正常運行。而有效調(diào)整軸瓦墊片對于轉子安裝找中也在著重要意義。可傾瓦式其自身的擺動自由度對于提高整個軸承的支撐柔性，緩沖轉子軸承在運行中產(chǎn)生的振動能量上，有著良好的性能表現(xiàn)?；诖?，對于汽輪機的軸承安裝重點在于確定軸承蓋與軸瓦間的緊力是否達標。由于緊力直接影響著軸承蓋的受力情況，尤其是對于球面軸承而言，其自身不具備自動調(diào)位功能，當緊力過大極易造成軸承蓋變形情況的產(chǎn)生。而緊力過小則會直接影響汽輪機組部件間的連接度，造成振動的產(chǎn)生。而緊力因素對于軸承的剛度也有直接影響，當剛度不達標時，汽輪機組對于激振力的抗振能力也就會減弱，即容易造成大振動，所以對于軸承安裝來說，連接螺栓的安裝緊固度很重要。

（四）滑銷系統(tǒng)間隙調(diào)整

汽輪機在正常條件下運行時，缸體受到高溫高壓的作用，熱膨脹較大，同時，汽輪機高中、低壓缸分段布置，溫差也較大。為保證汽機在熱態(tài)能自由膨脹、在冷態(tài)能自由收縮，缸體中心與轉子中心不產(chǎn)生偏移，汽機缸體上設計了很多滑銷，以引導整個機組按預定方向自由膨脹或收縮，保證汽輪機動、靜部分中心位置及各處間隙在膨脹過程中均能滿足要求，以達到穩(wěn)定。因此，在安裝過程中，必須保證銷與銷槽的間隙在設計范圍內(nèi)，并且保證其滑動面的光滑平整。

結束語

發(fā)電廠汽輪機的安裝是一項復雜的系統(tǒng)化工程，其技術含量高，安裝精度高，專業(yè)化程度高，其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能造成機組的震動。因此，在安裝過程中應進行每個安裝工序的嚴格檢驗，對于每個施工工序應進行動態(tài)化跟蹤與核查，確保汽輪機能夠正常的運作。

參考文獻：

[1]洛佳成,王佐仁,張秀坤. 淺析汽輪機安裝中幾種振動原因及預防對策[J]. 中國新技術新產(chǎn)品,2012,01:100.

[2]張寶存. 汽輪機安裝中幾種振動原因及預防對策[J]. 安裝,2010,08:25-27.