汽輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中出現(xiàn)的異常振動危害分析

李孝巍,張海濤（通遼發(fā)電總廠,內(nèi)蒙古　通遼028011）

汽輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中出現(xiàn)的異常振動危害分析

李孝巍,張海濤
（通遼發(fā)電總廠,內(nèi)蒙古通遼028011）

汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動是其發(fā)電工作過程中經(jīng)常出現(xiàn)的運(yùn)行障礙。障礙發(fā)生的因素多種多樣，其產(chǎn)生的原因是多方面的。保證汽輪機(jī)安全運(yùn)行是每個發(fā)電廠運(yùn)行檢修部門的最繁重、最艱巨的工作之全面了解把握汽輪發(fā)電機(jī)振動危害方面的知識與維護(hù)技巧,是保持汽輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn),科學(xué)制定安全可靠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行操作程序的基礎(chǔ)。只有保持經(jīng)常性的科學(xué)檢修對其進(jìn)行合理的技術(shù)改造、改進(jìn)，才能確保汽輪發(fā)電機(jī)組在其固有的壽命周期內(nèi)發(fā)揮出更大的效益。本文將簡單闡述汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動主要原因和解決排除故障的基本方式方法。

汽輪發(fā)電機(jī)；振動；故障；危害

1　汽輪發(fā)電機(jī)的概念

汽輪發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)器。主要組成部分是定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等構(gòu)件。工作原理是發(fā)電機(jī)在汽輪機(jī)的巨大動能作用下，使轉(zhuǎn)子能在定子中高速旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的機(jī)械運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電勢，再經(jīng)過接線端子引出，連接于回路中產(chǎn)生較強(qiáng)的電流。汽輪發(fā)電機(jī)組在汽輪機(jī)的巨大動能量的推動下做高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械,在發(fā)電運(yùn)行過程中振動是在所難免的。發(fā)電機(jī)組是汽輪發(fā)電機(jī)組能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動障礙一旦產(chǎn)生,將影響到整個發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行和安全生產(chǎn)，特別異常的振動極有可能造成整機(jī)的損壞，后果十分嚴(yán)重。

2　汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動的巨大危害

汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動大的危害主要是造成機(jī)組各種零部件被迫承擔(dān)巨大動應(yīng)力,導(dǎo)致機(jī)械金屬材料高度疲勞甚至毀壞；也會造成螺栓、螺帽等加固機(jī)械的固件變得松弛，會導(dǎo)致汽缸中分面等處的蒸汽泄漏；使得汽輪機(jī)軸承嚴(yán)重?fù)p傷，也可能造成主軸產(chǎn)生彎曲等現(xiàn)象。通常來講汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動的幅度沒有超越規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)算是正常的振動,一下談到的振動是汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動中振幅較正常大的多。尤其是大到超過允許標(biāo)準(zhǔn)范圍的振動視為異常振動。對此剛剛安裝以及經(jīng)過檢修后的汽輪發(fā)電機(jī)組,要求必須試運(yùn)行,用于測定軸承振動和軸承處軸振動是不是超過了允許的震動標(biāo)準(zhǔn),如果經(jīng)常沒有所說的異常震動才能運(yùn)行生產(chǎn)。

3　汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動幾種常見情況

機(jī)械振動有各種各樣因素造成，依照震動產(chǎn)生的原因可分為：機(jī)組軸振動大致分為強(qiáng)迫性振動和自激性振動。強(qiáng)迫性振動是由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械在外力作用下產(chǎn)生的無法遏制的振動,算不上異常性振動。然而，作用的外力較一般時候明顯強(qiáng)大時,或者受作用的外力的頻率和旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)的某一本來的頻率相同或十分接近后,其振動的幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越固有的限值,那么異常振動現(xiàn)象就會發(fā)作。發(fā)電機(jī)組工作時常常產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動一般有轉(zhuǎn)子不平衡、共性振動、機(jī)械鏈接松動、電磁激振等造成。所謂的自激振動是旋轉(zhuǎn)機(jī)械本身就有的振動,當(dāng)振幅過大時其實(shí)也是異常振動,應(yīng)當(dāng)采取必要的措施給予控制和消弭。一般來說自激振動有軸瓦的自激振動、蒸汽激振和摩擦渦動三種情形。

4　異常振動原因和應(yīng)當(dāng)采取的措施

由于汽輪機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,經(jīng)常在高轉(zhuǎn)速的高壓、高溫、振動、腐蝕、高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)等惡劣環(huán)境中,運(yùn)行環(huán)境又是一個動態(tài)變化的過程。故而，汽輪機(jī)組會時常出現(xiàn)工作故障,特別是汽輪機(jī)組異常振動障礙是汽輪機(jī)組故障中比較復(fù)雜的故障之一。導(dǎo)致成汽輪機(jī)組振動的原因多種多樣,準(zhǔn)確檢查出振動的主要原因很難,必須運(yùn)用復(fù)雜的檢測手段并精心細(xì)致分析。

5　汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動產(chǎn)生原因

（1）汽輪發(fā)電機(jī)組臨界轉(zhuǎn)速。所謂臨界轉(zhuǎn)速就是能使汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子發(fā)生強(qiáng)烈振動的轉(zhuǎn)速，為了能讓汽輪發(fā)電機(jī)組正常工作或避免其系統(tǒng)因振動而受到損壞，轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速要盡可能的避開臨界轉(zhuǎn)速，工作轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一旦到達(dá)或者接近臨界轉(zhuǎn)速后,就會產(chǎn)生共振,這是產(chǎn)生異常極大振動的最主要原因之一,通常情況下軸系各階臨界轉(zhuǎn)速必須避開工作轉(zhuǎn)速的±10%以上。

（2）汽輪發(fā)電機(jī)組軸承特性?；瑒虞S承主要功能是直接承受徑向載荷；推力滑動軸承，其特點(diǎn)是適用于高精度、低速、、重負(fù)載，由于滑動軸承為使用的是滑動摩擦，故而接觸面大、其結(jié)構(gòu)也相對簡單、抗振性好、缺陷是摩擦系數(shù)較大大、很容易發(fā)熱、必須有充分的潤滑。汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子系統(tǒng)阻尼有潤滑軸承承擔(dān)，阻尼的大小對振動系統(tǒng)的穩(wěn)定性、振動響應(yīng)峰值等有很大影響。通常情況下一般認(rèn)為圓軸承的承載能力最強(qiáng)而其穩(wěn)定性不強(qiáng)，可傾瓦軸承的穩(wěn)定性是最優(yōu)秀的。

（3）汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子動平衡質(zhì)量。轉(zhuǎn)子平衡是保證汽輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行的重要條件無論出現(xiàn)靜不平衡還是動不平衡精度不高的現(xiàn)象對其工作會造成一定的影響。其實(shí)，在線型系統(tǒng)中其轉(zhuǎn)子不平衡影響的峰值跟轉(zhuǎn)子上殘余不平衡量的大小有關(guān)而且是成正比例關(guān)系。要想降低振動響應(yīng)峰值就必須減少不平衡量的數(shù)值。所以，盡可能提高機(jī)械制造廠出廠時動平衡精度才能保證轉(zhuǎn)子振動的品質(zhì)操作現(xiàn)場適時的軸系動平衡也是改善振動水平的措施之一。

（4）汽輪發(fā)電機(jī)組蒸汽激振。汽輪發(fā)電機(jī)組蒸汽激振的強(qiáng)弱是檢驗汽輪發(fā)電機(jī)組軸系穩(wěn)定性的基本判定依據(jù)，因此,防汽流激振及軸系失穩(wěn)的問題非常重要。故而，在高參數(shù)、大容量汽輪機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子中,由于汽隙的不均勻分布常常導(dǎo)致附加的蒸汽力作用,它可能會影響到軸系的穩(wěn)定性,使失穩(wěn)轉(zhuǎn)速迅速降低。

6　汽輪發(fā)電機(jī)組安裝

軸系振動往往與其安裝質(zhì)量有著必然的聯(lián)系。轉(zhuǎn)子的動平衡質(zhì)量較的,若連接偏差巨大,也會導(dǎo)致振動。機(jī)組軸系中冷態(tài)找中時必須進(jìn)行必要的預(yù)調(diào),確保熱態(tài)時軸系保持一條光滑的曲線；來相對減少軸心的偏差,使軸承持有良好的動力特性。機(jī)件安裝的不正確或者沒有考慮部件熱態(tài)工作時會發(fā)生熱膨脹、熱變形的情況，可能導(dǎo)致一些部件受熱工作時自由膨脹不能自由而變彎曲，破壞了應(yīng)有的平衡產(chǎn)生了異常振動；同樣道理機(jī)殼受熱不能自由膨脹也產(chǎn)生變形導(dǎo)致振動。故而，安裝時,需要保證機(jī)組各種部件之間隙均勻、尺寸在合理的范圍內(nèi),謹(jǐn)防部件局部間隙過小導(dǎo)致動靜碰摩，出現(xiàn)振動,或者圓周方向徑向間隙偏差大產(chǎn)生蒸汽激振現(xiàn)象出現(xiàn)。

7　結(jié)語

汽輪機(jī)異常振動百害而無一利，切又不可能避免。所以加強(qiáng)對維修工作人員的技能培訓(xùn)、提高運(yùn)行維護(hù)人員的科技素養(yǎng)、專業(yè)素質(zhì)、對汽輪機(jī)組的運(yùn)行是非常重要的，對汽輪機(jī)故障異常排除效率提高也是非常重要的。

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