淺談安裝過程中預(yù)防汽輪機(jī)振動的方法

林 堅

(中電投前詹港電有限公司，廣東揭陽515225)

0 引言

在大型設(shè)備的安裝中，汽輪機(jī)的安裝具有較高的精度要求，而且具有較高的安裝難度，工藝流程方面也相對復(fù)雜。在汽輪機(jī)的實(shí)際安裝操作中，最常見的問題就是振動，這也是最難處理的問題，而且還具有較大的危害。在安裝過程中，一旦振動的頻率超出規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，會導(dǎo)致汽輪機(jī)機(jī)組的正常啟動受到干擾。如果此時不進(jìn)行維護(hù)和檢修，使汽輪機(jī)機(jī)組長時間的處在振動超標(biāo)的環(huán)境下工作，會嚴(yán)重地?fù)p害汽輪機(jī)機(jī)組結(jié)構(gòu)，從而大幅縮短了其使用壽命，使汽輪機(jī)機(jī)組無法完成滿負(fù)荷，嚴(yán)重時還會造成突然停機(jī)的后果，無法保障生產(chǎn)的持續(xù)性。因此，在安裝過程中預(yù)防汽輪機(jī)振動這一課題引起了業(yè)內(nèi)人士的高度重視。

1 基礎(chǔ)沉降

汽輪機(jī)安裝過程中，每個環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格地把控，控制基礎(chǔ)質(zhì)量，而且必須要遵循完善的設(shè)計圖紙進(jìn)行施工，規(guī)范施工方式，確保汽輪機(jī)的基礎(chǔ)具有一定的強(qiáng)度，盡量使每個測點(diǎn)保持相同的沉降量，而且當(dāng)汽輪機(jī)的機(jī)組安裝完成后投入試運(yùn)時，要保證每個測點(diǎn)的沉降值趨于零。若在安裝過程中忽略了對汽輪機(jī)基礎(chǔ)質(zhì)量的控制，出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的基礎(chǔ)下沉現(xiàn)象，就會嚴(yán)重影響基礎(chǔ)與基礎(chǔ)臺板的貼合度，從而引起汽輪機(jī)機(jī)組空載情況下的振動，隨著汽輪機(jī)機(jī)組不同工況的轉(zhuǎn)變，振動的頻率和幅度也在發(fā)生變化，因此，在汽輪機(jī)的安裝過程中，應(yīng)通過定期的數(shù)據(jù)測量，時刻關(guān)注機(jī)組的基礎(chǔ)沉降變化，對基礎(chǔ)沉降信息實(shí)時監(jiān)控，掌握動態(tài)，從而達(dá)到預(yù)防汽輪機(jī)在安裝過程中產(chǎn)生振動的目的。

2 動靜間隙

動靜間隙是指汽輪機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子和汽缸之間以及轉(zhuǎn)子和氣封、軸封之間都存在一定的間隙，恰當(dāng)?shù)拈g隙大小可以大大提高汽輪機(jī)的工作效率。如果汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子與汽缸之間存在較大的間隙時，會對汽輪機(jī)內(nèi)部效率造成影響;當(dāng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子與軸封之間存在較大的間隙時，會造成內(nèi)部蒸汽外漏或外部空氣內(nèi)漏的嚴(yán)重后果，因此，動靜間隙關(guān)乎汽輪機(jī)的效率和真空性。同樣的，發(fā)電機(jī)的動轉(zhuǎn)子與靜子之間也存在一定的間隙，如果無法合理地控制間隙大小，間隙過大同樣會對發(fā)電機(jī)的整體效率造成影響，但是又不能一味地縮小間隙，因?yàn)殚g隙的縮小會引起較為嚴(yán)重的動靜碰摩，加劇了汽輪機(jī)組的振動。因此，掌握恰當(dāng)?shù)膭屿o間隙是預(yù)防汽輪機(jī)振動的必要前提。

另外，質(zhì)量偏心以及動不平衡是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的常見問題，在汽輪機(jī)組的啟動和運(yùn)行過程中，勢必要加劇汽輪機(jī)的振動，尤其在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動速度達(dá)到臨界值時，振動幅度顯著增加，經(jīng)過對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的振動頻率、振幅特性進(jìn)行研究得知，理論上認(rèn)為在臨界轉(zhuǎn)速下的振動幅度為無限大，但在實(shí)際情況中，汽輪機(jī)的動靜間隙會產(chǎn)生一定的阻尼作用，從而限制了振動幅度的無限增加，使得實(shí)際的振動幅度并沒有那么大。當(dāng)汽輪機(jī)的振動幅度過大時，阻汽片與轉(zhuǎn)子之間幾乎沒有間隙，二者的直接接觸產(chǎn)生了劇烈的碰磨，導(dǎo)致阻尼系數(shù)的不斷增加，進(jìn)而改善了汽輪機(jī)的振動。但碰磨情況較為嚴(yán)重時，增加了阻汽片的磨損程度，導(dǎo)致汽輪機(jī)氣缸漏氣，全面影響了汽輪機(jī)的整體經(jīng)濟(jì)性，另外，嚴(yán)重的碰磨會產(chǎn)生大量的熱量，使轉(zhuǎn)子發(fā)生不規(guī)則變形，進(jìn)一步地加重了汽輪機(jī)的振動，振動的加劇加重了碰磨，進(jìn)而造成惡性循環(huán)，如果沒有得到高度的重視，甚至還會引起嚴(yán)重的安全事故。

3 汽缸內(nèi)部構(gòu)件中心找正

在氣缸安裝就緒以后，安裝工序中最重要的關(guān)鍵步驟就是尋找缸體以及缸內(nèi)部套中的中心位置，尋找中心位置直接影響了機(jī)組能否平穩(wěn)運(yùn)行。如果缸內(nèi)一旦出現(xiàn)動、靜的部分沒有保持在一個相同的中心位置的現(xiàn)象，這就會造成缸內(nèi)出現(xiàn)不均勻的動靜間隙，使氣缸在運(yùn)行的過程中，蒸汽會在氣缸的圓周上出現(xiàn)不均勻的泄露，引起了氣缸間隙間進(jìn)行自激振動。如果動、靜部分的中心部分出現(xiàn)了嚴(yán)重的超標(biāo)情況，還可能會引發(fā)氣缸動、靜部分摩擦，這種摩擦一旦發(fā)現(xiàn)在重要的轉(zhuǎn)軸部位時，就會造成轉(zhuǎn)子嚴(yán)重的熱彎曲，運(yùn)行就會逐漸變得不穩(wěn)定，不斷出現(xiàn)強(qiáng)迫性的振動。在整個安裝過程中，要時刻注意到缸體的中心位置與隔板的中心位置保持一致，同時轉(zhuǎn)子的中心位置也要與隔板的中心位置保持一致。

中心找正的具體方法是運(yùn)用鋼絲以及外徑千分尺充分配合耳機(jī)進(jìn)行測量，或者是運(yùn)用先進(jìn)的激光技術(shù)進(jìn)行中心找正，但運(yùn)用激光技術(shù)與其他方法相比，在系統(tǒng)組建和測量數(shù)據(jù)的獲取環(huán)節(jié)上較為復(fù)雜，而且激光中心找正的方法還受到本身的光束偏移影響，因此測量結(jié)果并不能滿足要求，所以大部分情況下都會選擇鋼絲中心找正的方法，選用的鋼絲具有較高的規(guī)格要求，一般情況而言，主要采用直徑控制在0.4 mm 的極細(xì)鋼絲，而且在鋼絲的兩端懸掛的重錘需要13.6 kg 的拉緊力，從而確保將測量偏差控制在0.05 mm 以內(nèi)。

4 滑銷系統(tǒng)間隙

汽輪機(jī)在常規(guī)運(yùn)行時，由于受熱而發(fā)生的膨脹和冷卻產(chǎn)生的收縮實(shí)際數(shù)值變化較大。與此同時，不同分段布置的高、中、低壓汽缸會產(chǎn)生較大的溫度差距。為了確保汽輪機(jī)汽缸在受熱時能夠自由的膨脹，而在冷卻時可以自由收縮，并且在汽缸收縮的過程中防止汽缸、轉(zhuǎn)子的中心發(fā)生偏移，可以通過設(shè)置滑銷系統(tǒng)加以解決。汽輪機(jī)的滑銷系統(tǒng)可以在汽缸受熱時引導(dǎo)機(jī)組按照預(yù)定的方向進(jìn)行膨脹，從而保障了汽輪機(jī)動、靜之間以及中心位置的間隙不會因?yàn)槭艿脚蛎浀挠绊懚鵁o法滿足要求，進(jìn)一步控制汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。汽輪機(jī)的啟動是從冷卻狀態(tài)到全負(fù)荷工作的過程，如果此時的受熱膨脹受到明顯的阻礙，會造成較為嚴(yán)重的后果，導(dǎo)致實(shí)際的熱應(yīng)力大幅度超出汽輪機(jī)所能承受的極限，嚴(yán)重破壞了裝置過程中設(shè)置完善的中心線，加劇了汽輪機(jī)動靜部分的碰摩和彎曲，進(jìn)而使得汽輪機(jī)機(jī)組產(chǎn)生較強(qiáng)的振動。因此，為避免機(jī)組膨脹受阻而產(chǎn)生的振動，在汽輪機(jī)的安裝過程中應(yīng)對滑銷系統(tǒng)的間隙進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。首先應(yīng)確?；N系統(tǒng)內(nèi)部的清潔度，及時地將銷槽內(nèi)部的毛刺、卷邊處理干凈?；N系統(tǒng)間隙的測量需要運(yùn)用到千分尺(內(nèi)徑、外徑)，在滑銷系統(tǒng)的滑動方向上對銷子和銷槽的寬度進(jìn)行測量，銷子和銷槽的寬度差值就是滑銷系統(tǒng)間隙。在實(shí)際的測量過程中，要確保三個基本點(diǎn)的測量，即滑銷系統(tǒng)的兩端和中心點(diǎn)，而且要盡量保障三個基本點(diǎn)的尺寸相同，將誤差控制在0.02 mm 以內(nèi)。如果滑銷系統(tǒng)的間隙過小，可將銷子或者銷槽進(jìn)行修刮處理，當(dāng)間隙過大時，可以補(bǔ)焊銷子或銷槽，在補(bǔ)焊完成后要進(jìn)行嚴(yán)格的研刮加工，以確?；N系統(tǒng)的正常工作。

5 低壓缸排氣口、凝汽器頸部焊接

汽輪機(jī)的低壓氣缸具有體積大、剛性小等特點(diǎn)，在汽輪機(jī)正常條件下的運(yùn)行時易發(fā)生變形，如果變形量沒有得到控制，會引起汽輪機(jī)機(jī)組的中心位置偏移，加劇汽輪機(jī)動靜部分的碰摩，進(jìn)而使得汽輪機(jī)機(jī)組產(chǎn)生較強(qiáng)的振動。低壓缸排氣口、凝汽器頸部焊接是引起低壓缸發(fā)生形變的主要原因，因此應(yīng)該對焊接過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，從而最大程度上減少對低壓缸形變的影響。首先，焊接運(yùn)用多點(diǎn)同時按順、逆時針方向進(jìn)行焊接;其次，保證焊接速度、電流的一致性，并且在焊接進(jìn)行時，需要嚴(yán)格監(jiān)視低壓缸的4 個腳支百分表，如果在焊接時低壓缸的支腳百分表變化程度超過0.10 mm，需要立即停止焊接，等待低壓缸恢復(fù)到正常狀態(tài)，方可繼續(xù)焊接;與此同時，還要對轉(zhuǎn)子揚(yáng)度進(jìn)行監(jiān)控，如果數(shù)值變化程度超過0.02 mm/m 時，也要立即停止焊接，在找到產(chǎn)生較大變化的原因并采取措施后可恢復(fù)焊接，以此來控制低壓缸的變形量，進(jìn)一步預(yù)防汽輪機(jī)的振動。

6 結(jié)語

汽輪機(jī)的安裝工作是電廠基礎(chǔ)建設(shè)中最困難的環(huán)節(jié)，與其他工作相比具有較高的技術(shù)含量，汽輪機(jī)的安裝質(zhì)量直接影響到日后的正常運(yùn)行。因此，安裝工作人員及單位需要對規(guī)章制度、技術(shù)要求、驗(yàn)收指標(biāo)等環(huán)節(jié)嚴(yán)格的把控，從而在安裝過程中預(yù)防汽輪機(jī)的振動，進(jìn)一步保障設(shè)備長久的穩(wěn)定運(yùn)行。

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