淺談汽輪機(jī)安裝中的振動(dòng)原因及預(yù)防

樸文哲

摘 要：眾所周知，作為行業(yè)中非常嚴(yán)格的一項(xiàng)安裝工作，汽輪機(jī)安裝活動(dòng)當(dāng)前受到很多人的關(guān)注，它對(duì)于精確性的規(guī)定較為嚴(yán)苛，而且本身的難度系數(shù)很高，活動(dòng)較為繁瑣。汽輪機(jī)本身的零件很多，而且這些部件的構(gòu)造也很復(fù)雜，在工作的時(shí)候都是以較高的速率來進(jìn)行的，因此當(dāng)振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)候其原因也是一時(shí)無法獲知的。文章重點(diǎn)的分析了導(dǎo)致其振動(dòng)的緣由和應(yīng)對(duì)方法。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；振動(dòng)；轉(zhuǎn)子；滑銷系統(tǒng)；軸承

1 關(guān)于汽輪機(jī)

（1）原理分析。具體工作原理是當(dāng)來自于鍋爐中的蒸汽進(jìn)入到汽輪機(jī)以后，蒸汽會(huì)按照一定次序經(jīng)過機(jī)組內(nèi)的噴嘴和動(dòng)葉，同時(shí)將蒸汽本身的熱能逐步轉(zhuǎn)化為供汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。

（2）零件和相關(guān)設(shè)施。我們常見的汽輪機(jī)有兩個(gè)重要的構(gòu)成部分，分別是轉(zhuǎn)子和靜子。其中葉輪和主軸等構(gòu)成了轉(zhuǎn)子，而靜子指的是軸承以及汽封等等。因?yàn)樵O(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，它本身的氣溫和壓力都是比較高的，因此它被劃分為精密的裝置，常見的相關(guān)設(shè)備有鍋爐以及加熱設(shè)備等等。

（3）設(shè)備特征分析。在以前的時(shí)候我們常用復(fù)式蒸汽機(jī)，它的缺點(diǎn)是流速較慢，而且不能夠連續(xù)進(jìn)行，除此之外其蒸汽的流量也很小。然而汽輪機(jī)的出現(xiàn)將這些問題很好的解決了。自從其開始大量的運(yùn)用到工作之中后，許多的研究人員都開始分析它的安全性以及穩(wěn)定性。隨著當(dāng)前科技的高速發(fā)展，目前的設(shè)備在整體性方面已經(jīng)很優(yōu)秀了。

2 導(dǎo)致振動(dòng)的原因

首先是氣流引發(fā)的。這種振動(dòng)有兩大特點(diǎn)：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量；二是振動(dòng)的增大受運(yùn)行參數(shù)的影響明顯，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性，如負(fù)荷。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來流沖擊就會(huì)發(fā)生汽流激振；對(duì)于大型機(jī)組，由于末級(jí)較長(zhǎng)，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。第二是轉(zhuǎn)子熱導(dǎo)致的。這種振動(dòng)的特點(diǎn)是振幅的變動(dòng)與轉(zhuǎn)子本身的氣溫和蒸汽的數(shù)值之間有著較為緊密的關(guān)聯(lián)，一般出現(xiàn)在機(jī)組帶負(fù)載的時(shí)期，這時(shí)候轉(zhuǎn)子本身的氣溫會(huì)不斷的增高，材料收入導(dǎo)致變形，一倍頻振動(dòng)增大，同時(shí)可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機(jī)組異常振動(dòng)。第三是摩擦導(dǎo)致的。這種振動(dòng)的顯著特點(diǎn)有三個(gè)。第一是因?yàn)檗D(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動(dòng)信號(hào)的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會(huì)出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時(shí)波形存在“削頂”現(xiàn)象。二是發(fā)生摩擦?xí)r，振動(dòng)的幅值和相位都具有波動(dòng)特性，波動(dòng)持續(xù)時(shí)間可能比較長(zhǎng)。摩擦嚴(yán)重時(shí)，幅值和相位不再波動(dòng)，振幅會(huì)急劇增大。三是降速過臨界時(shí)的振動(dòng)一般較正常升速時(shí)大，停機(jī)后轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，測(cè)量大軸的晃度比原始值明顯增加。第四來自滑銷系統(tǒng)方面的問題。不管是什么樣的設(shè)備，當(dāng)它的機(jī)組受熱之后都會(huì)出現(xiàn)變形，不過我們要控制這種變化，而滑銷系統(tǒng)就具有此功能。如果因?yàn)閭€(gè)別的原因?qū)е略撓到y(tǒng)發(fā)生卡澀現(xiàn)象的話，此時(shí)就無法有效的控制變形，進(jìn)而導(dǎo)致振動(dòng)出現(xiàn)，有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致死機(jī)等問題出現(xiàn)，其帶來的后果非常惡劣。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)幾率非常大，所以在平時(shí)的工作中要對(duì)此高度的關(guān)注，認(rèn)真分析。第五，來自活動(dòng)零件方面的原因。在維護(hù)的時(shí)候假如有活動(dòng)的零件進(jìn)到設(shè)備中的話，在大面積的維護(hù)開啟設(shè)備之后，零件就會(huì)在氣流的影響下?lián)p壞葉片，進(jìn)而導(dǎo)致問題引發(fā)振動(dòng)。假如發(fā)電機(jī)里有這種零件的話，不僅會(huì)導(dǎo)致短路，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)不穩(wěn)，此類問題一旦發(fā)生的話會(huì)給我們的診斷工作帶來很大的壓力。最后，來自設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方面的問題。在設(shè)備生產(chǎn)的時(shí)候，因?yàn)榫_性較差就會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的平衡性受到影響，進(jìn)而引發(fā)振動(dòng)。所以在生產(chǎn)的時(shí)候一定要確保裝配的品質(zhì)，只有這樣才可以確保轉(zhuǎn)子運(yùn)作正常。除了生產(chǎn)方面的原因，設(shè)計(jì)不合理也會(huì)導(dǎo)致問題發(fā)生。

3 振動(dòng)引發(fā)的問題簡(jiǎn)述

首先也是非常嚴(yán)重的一個(gè)問題就是端方的軸封破損。低壓端部軸封磨損可導(dǎo)致密封作用破壞，使空氣漏入低壓缸中，因而破壞真空高壓端部軸封磨損使高壓缸向外漏汽增大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子受熱進(jìn)而出現(xiàn)形變。而且因?yàn)檎羝倪M(jìn)入導(dǎo)致油膜受水干擾，進(jìn)而導(dǎo)致軸瓦受損。因?yàn)檎羝膿p失還會(huì)對(duì)資金方面帶來一定的壓力。其次，隔板汽封磨損。假如隔板汽封磨損得太過嚴(yán)重的話，將使級(jí)間漏汽增大。增加轉(zhuǎn)子上的軸向力，引起推力瓦烏金溶化。第三，滑銷系統(tǒng)磨損。我們都知道滑銷體系設(shè)置的意義有兩方面，第一是為了使得設(shè)備固定，第二是為了在設(shè)備受熱的時(shí)候確保其能夠順利的變形。然而在系統(tǒng)無法正常工作的時(shí)候，變形就會(huì)隨之受影響，最終導(dǎo)致惡劣的后果。

4 安裝設(shè)備時(shí)常用預(yù)防振動(dòng)現(xiàn)象的方法簡(jiǎn)介

第一，汽缸及缸內(nèi)部件中心找正。在安裝好氣缸之后，關(guān)鍵工作就變成了找準(zhǔn)中心點(diǎn)，只有明確了中心點(diǎn)才可以確保設(shè)備運(yùn)作穩(wěn)定。在工作的時(shí)候要切實(shí)按照規(guī)定來開展。在安裝的時(shí)候要確保缸體的中點(diǎn)和隔套是在一個(gè)水平方向上，假如無法保持在一個(gè)水平線的話，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)作時(shí)蒸汽泄露不勻，導(dǎo)致振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。

第二，做好軸系連接的平直和同心。當(dāng)水平放的時(shí)候，轉(zhuǎn)子會(huì)因?yàn)楸旧淼闹亓υ蚨l(fā)生靜撓曲，因此在安裝好轉(zhuǎn)子之后，它的中心線必須是平滑的曲線。假如該線的方位形態(tài)不一致的話，那么這些軸承本身的負(fù)載也是不完全一致的，因此要按照軸承的具體方位來明確曲線的實(shí)際方位。只有當(dāng)整個(gè)轉(zhuǎn)子連在一起，呈一連續(xù)的光滑曲線，方能保證整個(gè)轉(zhuǎn)子平穩(wěn)運(yùn)行。當(dāng)轉(zhuǎn)子揚(yáng)度確定后，汽機(jī)縱向水平隨之而定，各軸承負(fù)荷、轉(zhuǎn)子受力、軸向力、臨街轉(zhuǎn)速也隨之而定。

另外，還要保證聯(lián)軸器法蘭外圓與軸頸同心，聯(lián)軸器法蘭止口或螺栓孔節(jié)圓同心，端面瓢偏，連接螺栓緊力對(duì)稱。否則，無論圓周和端面如何正確，都會(huì)造成軸系不同心和不平直，還會(huì)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生預(yù)載荷。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)組振動(dòng)。

第三，認(rèn)真的安裝軸承。我們常見的設(shè)備的軸承使用的都是可傾瓦的，它們的特征是穩(wěn)定性非常好，而且能夠防止油膜振動(dòng)。它可以自行的運(yùn)動(dòng)，柔性較好，能夠降低振動(dòng)。在具體的安裝中，要確保軸承蓋子和瓦間的力合乎規(guī)定。

第四，保證軸承座的安裝質(zhì)量。在汽輪機(jī)基礎(chǔ)放線、墊鐵基礎(chǔ)研磨、墊鐵布置、臺(tái)板就位后，就可以進(jìn)行軸承座的安裝工作了。在安裝過程中必須按照?qǐng)D紙技術(shù)要求及現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，必要時(shí)進(jìn)行多次測(cè)量，以求其加權(quán)平均值。此處要特別注意的是：軸承座幾何中心必須與軸頸承力中心重合。

第五，正確安裝滑銷系統(tǒng)，務(wù)必調(diào)整好間隙。在一般情況下，設(shè)備在運(yùn)作的時(shí)候，其缸體會(huì)因?yàn)檩^高的壓力以及氣溫的影響，發(fā)生膨脹。要想使這種膨脹能夠自行的進(jìn)行，不對(duì)設(shè)備產(chǎn)生影響，所以我們?cè)O(shè)置了滑銷體系。它的出現(xiàn)能夠確保膨脹控制在合理范圍內(nèi)。所以在安裝的時(shí)候一定要確保安裝正確，保證系統(tǒng)的間隙合理。

5 結(jié)束語

通過上文的分析我們得知汽輪機(jī)的振動(dòng)現(xiàn)象是不能夠避免的。不過我們可以憑借自身的智慧將問題控制在合理的區(qū)間之內(nèi)。這就要求我們的工作人員在工作的時(shí)候要認(rèn)真的按照相關(guān)的規(guī)定來開展活動(dòng)，而且要密切的關(guān)注機(jī)組動(dòng)態(tài)，只有這樣才可以在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而加以處理。除此之外，我們的檢修人員還要認(rèn)真的開展好本職活動(dòng)，在設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間之后就要對(duì)其認(rèn)真的檢測(cè)維護(hù)，只有這樣才可以確保設(shè)備的運(yùn)行安全。

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