汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中的異常振動(dòng)原因和解決方案

閆玉峰

摘 要：該文主要針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中出現(xiàn)的異常振動(dòng)危害進(jìn)行詳細(xì)闡述，同時(shí)，對(duì)日常生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的異常振動(dòng)原因進(jìn)行分析，并對(duì)應(yīng)其原因制定合理有效的解決方案，以求保障汽輪發(fā)電機(jī)組在未來(lái)的生產(chǎn)中能夠安全順暢運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)組 異常振動(dòng) 措施

中圖分類號(hào)：TK268 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）11（c）-0054-01

伴隨著我國(guó)電力工業(yè)的不斷發(fā)展，許多的大型汽輪發(fā)電機(jī)組被運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中。但由于汽輪發(fā)電機(jī)組本身運(yùn)行過(guò)程中參數(shù)較高，跨度較多，及繞度較大的特性，如果在較為惡劣的環(huán)境或設(shè)備較復(fù)雜的情況下運(yùn)行很容易出現(xiàn)故障。工作過(guò)程中如果發(fā)生機(jī)組振動(dòng)故障，我們需要依照其振動(dòng)的特點(diǎn)來(lái)判定其主要原因，并給出及時(shí)有效的解決措施；避免因故障得不到及時(shí)解決而產(chǎn)生的進(jìn)一步惡化，從而導(dǎo)致機(jī)器損壞或人身傷害問(wèn)題的發(fā)生。

1 汽輪發(fā)電機(jī)組的異常振動(dòng)危害

汽輪發(fā)電機(jī)組在平時(shí)工作中產(chǎn)生的振動(dòng)危害主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：工作人員的安全和機(jī)器設(shè)備的傷害。其中異常振動(dòng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的傷害主要為：增加汽輪機(jī)組動(dòng)靜設(shè)備之間的摩擦，導(dǎo)致設(shè)備零件在長(zhǎng)時(shí)間的磨合中發(fā)生損壞，從而使設(shè)備零件提前老化毀損；由于零件的松動(dòng)會(huì)傷害到機(jī)械周圍物體，導(dǎo)致設(shè)備事故發(fā)生。由于汽輪機(jī)組的振動(dòng)噪聲，導(dǎo)致工作人員在工作時(shí)容易產(chǎn)生疲憊，損害身體健康，也阻礙了工作效率。在日常工作中對(duì)于維護(hù)汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的工作人員來(lái)說(shuō)，其工作責(zé)任相對(duì)較重：保障機(jī)組在工作中發(fā)生振動(dòng)時(shí)能夠立刻找到導(dǎo)致振動(dòng)的原因，并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的分析，給予合理有效的解決方案。以此來(lái)維持生產(chǎn)工作的正常運(yùn)作，保障工作人員的生命安全和機(jī)械設(shè)備的使用壽命。通過(guò)對(duì)機(jī)組設(shè)備振動(dòng)原因的分析和問(wèn)題的解決，不僅提升了生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備維修成本，而且也促進(jìn)了企業(yè)的生產(chǎn)效益不斷提升。

2 汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)原因及解決措施

2.1 被動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)

（1）轉(zhuǎn)子質(zhì)量平衡性較差，其原因主要包括：①單個(gè)轉(zhuǎn)子在制作中的質(zhì)量問(wèn)題，②運(yùn)行中轉(zhuǎn)子發(fā)生部分?jǐn)嗦鋵?dǎo)致平衡降低，比如；撓性轉(zhuǎn)子葉片斷落，其最易造成轉(zhuǎn)子不平衡。由此導(dǎo)致的振動(dòng)現(xiàn)象包括：汽輪機(jī)或凝汽器內(nèi)有聲響，機(jī)組振動(dòng)突然增大引起軸向位移顯示增大，軸瓦溫度、回油溫度、推力瓦溫度上升，如果葉片掉進(jìn)抽汽管道中，容易造成逆止門卡澀，在停機(jī)時(shí)若經(jīng)過(guò)臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，其振動(dòng)會(huì)加強(qiáng)。這些振動(dòng)問(wèn)題都是由于汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子平衡性較差導(dǎo)致的，對(duì)此需清楚汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子葉片斷落原因，經(jīng)相關(guān)分析其可能原因主要包括：雜物進(jìn)入，汽缸內(nèi)固定零部件脫落，脹差超限，葉片本身材料質(zhì)量問(wèn)題，葉片過(guò)負(fù)荷，轉(zhuǎn)子長(zhǎng)時(shí)間低周波運(yùn)行，汽溫過(guò)低造成末幾級(jí)葉片濕度過(guò)大，開(kāi)機(jī)或者停機(jī)時(shí)，負(fù)荷增減操作不當(dāng)。針對(duì)其原因采取相應(yīng)的解決措施。具體為運(yùn)行中，應(yīng)保持機(jī)組的電網(wǎng)在額定頻率及正常允許變動(dòng)范圍內(nèi)工作；盡量要使汽輪發(fā)電機(jī)組過(guò)負(fù)荷工作；在日常運(yùn)行中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)針對(duì)機(jī)組運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)工作，加強(qiáng)機(jī)組啟停和加減負(fù)荷操作監(jiān)控，對(duì)其中的汽溫，汽壓，脹差，振動(dòng)等情況進(jìn)行嚴(yán)密的觀察。對(duì)其中的不同情況進(jìn)行相應(yīng)合理的調(diào)整，控制參數(shù)發(fā)生劇烈變化。工作中要嚴(yán)格按照機(jī)械操作方法進(jìn)行具體的實(shí)踐操作，同時(shí)，還要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)汽輪發(fā)電機(jī)組的水汽品質(zhì)，杜絕由于水中雜質(zhì)過(guò)多而造成的葉片腐蝕情況；對(duì)汽輪機(jī)本體進(jìn)行定點(diǎn)的巡邏監(jiān)測(cè)工作，通過(guò)聽(tīng)其內(nèi)部聲響，判斷其是否存在問(wèn)題，同時(shí)還要對(duì)各抽汽段壓力和凝結(jié)水水質(zhì)情況進(jìn)行定期的監(jiān)測(cè)分析。以此來(lái)保障汽輪機(jī)葉片的完好性和轉(zhuǎn)子質(zhì)量的平衡性。

（2）轉(zhuǎn)子中心點(diǎn)位置發(fā)生偏差，其主要是機(jī)組內(nèi)部?jī)蓚€(gè)相鄰轉(zhuǎn)子在連接時(shí)中心不同心。原因主要是在進(jìn)行轉(zhuǎn)子的安裝檢修時(shí)，因?qū)β?lián)軸器中心的重視程度較低、進(jìn)行連接螺栓緊固時(shí)用力不均勻；其問(wèn)題大多是人為形成，因此，應(yīng)從加強(qiáng)人員管理的角度予以解決。

（3）汽輪機(jī)膨脹阻礙，此問(wèn)題是導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的主要原因，工作中由于汽輪機(jī)膨脹受阻，導(dǎo)致軸承間位置高度變化，從而使機(jī)組轉(zhuǎn)子中心出現(xiàn)移動(dòng)偏差，不僅會(huì)改變軸承座和臺(tái)板的接觸狀態(tài)，還會(huì)使軸承座支撐剛度降低。在有些情況下，還會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備發(fā)生動(dòng)靜摩擦，加重轉(zhuǎn)子的質(zhì)量平衡問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題導(dǎo)致的機(jī)組振動(dòng)的主要原因既包括安裝過(guò)程，也包括運(yùn)行過(guò)程，安裝過(guò)程中的不仔細(xì)及運(yùn)行過(guò)程中檢查維護(hù)工作不足。

（4）軸瓦發(fā)生松動(dòng)現(xiàn)象，其松動(dòng)原因主要是安裝力度不足及長(zhǎng)時(shí)期振動(dòng)導(dǎo)致，由于軸瓦的松動(dòng)導(dǎo)致軸承振動(dòng)加強(qiáng)，且振動(dòng)過(guò)程中伴有噪音。

（5）轉(zhuǎn)子溫度控制不合理，汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)隨轉(zhuǎn)子受熱狀態(tài)的變化而變化，振動(dòng)隨轉(zhuǎn)子溫度的增加而增加。原因由于轉(zhuǎn)子沿橫截面受不均勻溫度影響、導(dǎo)致其膨脹不均而發(fā)生不規(guī)則變形，從而使其對(duì)振動(dòng)支承性不足導(dǎo)致共振現(xiàn)象。

（6）電磁干擾力，其主要原因?yàn)榘l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路和轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生接地、發(fā)電機(jī)磁力中心不正、電網(wǎng)干擾等。轉(zhuǎn)子匝間短路是指發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組本身發(fā)生連接短路，原因是轉(zhuǎn)子繞組通風(fēng)孔內(nèi)有金屬雜物或轉(zhuǎn)子集電環(huán)處絕緣不合格。轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生接地，主要因?yàn)榘l(fā)電機(jī)軸承座及勵(lì)磁機(jī)軸承座底部絕緣不合理，其不僅會(huì)引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子本身發(fā)熱造成機(jī)組振動(dòng)，還會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)碳刷產(chǎn)生火花，導(dǎo)致其破損。針對(duì)發(fā)電機(jī)磁力中心不正的原因主要是機(jī)組安裝檢修引起，對(duì)其應(yīng)加強(qiáng)機(jī)組安裝檢修工作。而電網(wǎng)干擾主要原因?yàn)橄噙B接電網(wǎng)運(yùn)行頻率波動(dòng)等，干擾機(jī)組正常工作運(yùn)行。

2.2 自激振動(dòng)

針對(duì)自激振動(dòng)主要是指自主的發(fā)生振動(dòng)，不受外力作用。其又常被人們稱作負(fù)阻振動(dòng)，由振動(dòng)本身運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻力從而加劇振動(dòng)。其主要是軸瓦自激振動(dòng)；對(duì)此自激振動(dòng)主要發(fā)生于軸瓦潤(rùn)滑油膜和軸頸間。包含兩方面：（1）半速渦動(dòng)；持振動(dòng)主要是轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速比工作轉(zhuǎn)速高出1/2，由于其振動(dòng)頻率為一半工作轉(zhuǎn)速頻率，所以稱為半速渦動(dòng)。此振動(dòng)振幅較小，當(dāng)機(jī)組速度提升時(shí)，與轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，其對(duì)機(jī)組安全的威脅程度較低。（2）油膜振蕩；汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速比第一臨界轉(zhuǎn)速高兩倍，其軸瓦發(fā)生自激振動(dòng)；轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速比工作轉(zhuǎn)速的1/2低，則軸瓦也發(fā)生自激振動(dòng)。其振動(dòng)可能發(fā)生在汽輪發(fā)電機(jī)組起動(dòng)升速過(guò)程中，一旦發(fā)生所有軸承都會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。目前多采用減少軸瓦長(zhǎng)度的方法。降低潤(rùn)滑油粘度，也可增加其穩(wěn)定性。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組在工作過(guò)程中出現(xiàn)的異常振動(dòng)進(jìn)行分析，了解其振動(dòng)產(chǎn)生原因。在對(duì)其振動(dòng)原因的分析研究中，使我們清楚問(wèn)題的所在，對(duì)應(yīng)其問(wèn)題采取合理科學(xué)的解決措施，保障汽輪發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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