火電廠汽輪發(fā)電機(jī)組振動影響分析

曹樂康　武小賀　白鑫

摘要：隨著社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，我國電力工業(yè)也獲得了長足發(fā)展，其中火力發(fā)電在電力工業(yè)中占著較大的比例。汽輪發(fā)電機(jī)是火力發(fā)電廠的主要設(shè)備，是將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能進(jìn)而轉(zhuǎn)換為電能的旋轉(zhuǎn)式動力機(jī)械。汽輪發(fā)電機(jī)工作安全與否對發(fā)電廠的運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。在實(shí)際運(yùn)行中，長期困擾機(jī)組運(yùn)行的一大難題為機(jī)組的振動問題。

火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電機(jī)組在設(shè)計制造、安裝、檢修和運(yùn)行時都有可能引起過大振動，本文主要對振動的影響因素進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)組;振動;影響因素;分析

汽輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生振動的大小直接影響到機(jī)組能否安全運(yùn)行和整個電廠的經(jīng)濟(jì)效益。引起汽輪發(fā)電機(jī)組振動過大或者異常的原因有很多，既有設(shè)計制造方面的原因，也有運(yùn)行方面的原因，還有安裝和檢修等方面的原因。

一、設(shè)計制造時影響因素

汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心不重合則會因?yàn)檗D(zhuǎn)子的不平衡而產(chǎn)生一個離心力，這個離心力會對軸承產(chǎn)生一個激振力而使之引起機(jī)組振動，如果這個離心力過大，則機(jī)組的振動就會異常。汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子裝配時每裝配一級葉片都應(yīng)該對該級葉片進(jìn)行動平衡試驗(yàn)，整個轉(zhuǎn)子裝配完成后在出廠之前對整個轉(zhuǎn)子進(jìn)行低速和高速動平衡，以確保轉(zhuǎn)子的不平衡量在合格范圍內(nèi)。

產(chǎn)生汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡量較大的主要原因是機(jī)械加工精度不夠和裝配工藝質(zhì)量較差，必須提高機(jī)械加工精度，同時保證裝配質(zhì)量，從而才能保證轉(zhuǎn)子的原始不平衡量較小。另外，如果機(jī)組的設(shè)計不當(dāng)也會引起機(jī)組的振動。

二、安裝和檢修時影響因素

汽輪發(fā)電機(jī)組在安裝和檢修過程中的工藝質(zhì)量對機(jī)組振動的影響非常大，根據(jù)對現(xiàn)場機(jī)組振動的分析，很多汽輪發(fā)電機(jī)組的軸承振動過大都是由于安裝和檢修不當(dāng)引起的，或者說機(jī)組的振動很多時候都是可以通過安裝或檢修來解決的。

1.軸承標(biāo)高的影響

兩端的軸承標(biāo)高不在設(shè)計要求的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)子兩端軸承的負(fù)荷分配不合理。負(fù)荷較輕的一邊，軸瓦內(nèi)的油膜將會形成不好或者根本不能建立油膜，這樣就會誘發(fā)機(jī)組的自激振動、油膜振動和汽流激振。而負(fù)荷較重的一邊，由于吃力太大，會引起軸瓦溫度升高，當(dāng)軸瓦烏金溫度達(dá)到一定值時，很容易產(chǎn)生軸瓦烏金過熱現(xiàn)象，從而造成機(jī)組的振動。

應(yīng)該根據(jù)制造廠家的技術(shù)要求，再結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況對機(jī)組軸承標(biāo)高進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)整。由于各臺機(jī)組的實(shí)際情況不盡相同，因此受熱后的膨脹也不完全一樣，所以必須結(jié)合各廠的實(shí)際情況對機(jī)組軸承標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。

2.軸承自身特性影響

主要包括軸瓦的緊力、頂隙和連接剛度等幾個方面。軸瓦緊力和頂隙主要影響軸承的穩(wěn)定性，如果軸承的穩(wěn)定性太差，在外界因素的影響下容易使機(jī)組振動超標(biāo)。軸承的連接情況主要對軸承剛度產(chǎn)生影響，若軸承剛度不夠，在同樣大小的激振力下引起的振動較大，必須將軸承各連接螺栓擰緊。

3.機(jī)組中心影響

機(jī)組中心應(yīng)包括轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度、支撐轉(zhuǎn)子各軸承的標(biāo)高、軸系連接同心度和平直度。

如果轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度偏差過大，則可能會引起汽流激振、電磁激振和動靜碰磨。若發(fā)生碰磨，則會使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定普通強(qiáng)迫振動。當(dāng)聯(lián)軸器法蘭外圓與軸頸不同心、聯(lián)軸器法蘭止口或螺栓孔節(jié)園不同心、端面瓢偏、連接螺栓緊力明顯不對稱時，不論圓周和端面中心數(shù)據(jù)調(diào)整的如何正確，當(dāng)把連接螺栓擰緊后，都會使軸系不同心和不平直。當(dāng)轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時，軸系同心度和平直度會直接產(chǎn)生振動的激振力，引起機(jī)組的振動。

4.滑銷系統(tǒng)影響

當(dāng)由于某種原因使滑銷系統(tǒng)卡澀時，機(jī)組的膨脹就會受到限制，當(dāng)機(jī)組的膨脹受到限制時就會引起機(jī)組較大的振動，嚴(yán)重時以至于不能開機(jī)或者引起動靜碰磨，從而造成更大的破壞。由于膨脹受到限制而無法開機(jī)的現(xiàn)象在現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)，因此在檢修和安裝期間應(yīng)該對此引起高度重視。

5.動靜間隙影響

當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸之間的間隙過大時，汽輪機(jī)內(nèi)效率會降低;當(dāng)汽輪機(jī)與軸封之間的間隙過大時可能會引起蒸汽外漏或者空氣內(nèi)漏，從而影響機(jī)組的效率和真空;當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙過大時同樣會影響發(fā)電機(jī)的效率。間隙又不能過小，否則將引起動靜碰磨，會使機(jī)組的振動超標(biāo)。因此合理調(diào)整隔板汽封、端部汽封以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙是非常重要的。

6.轉(zhuǎn)子結(jié)垢影響

機(jī)組大修期間，對汽輪機(jī)葉片上的結(jié)垢進(jìn)行清理，進(jìn)行除垢時保證除垢方法正確性，注意對整個轉(zhuǎn)子都要進(jìn)行除垢，否則可能會在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生新的質(zhì)量不平衡。

三、運(yùn)行時影響因素

機(jī)組的振動除了與上面闡述的各方面因素有關(guān)外，還與機(jī)組的運(yùn)行狀況存在很大的關(guān)系。

1.機(jī)組膨脹影響

當(dāng)滑銷系統(tǒng)本身不存在問題時，如果運(yùn)行人員操作不當(dāng)，機(jī)組也會出現(xiàn)膨脹不暢的問題。最明顯的例子是在開機(jī)過程中，當(dāng)機(jī)組的暖機(jī)時間不夠或者升速加負(fù)荷過快，則機(jī)組各部分的膨脹就不一樣，一方面會產(chǎn)生熱應(yīng)力，減少機(jī)組的壽命;另一方面就會引起過大的膨脹差，從而影響機(jī)組的開機(jī)過程。當(dāng)機(jī)組的膨脹不充分時，極易引起機(jī)組的動靜碰磨而產(chǎn)生振動。

2.潤滑油溫影響

軸頸在軸瓦內(nèi)的穩(wěn)定性決定機(jī)組誘發(fā)振動的可能性，當(dāng)穩(wěn)定性太差時，外界因素的變化很容易引起機(jī)組振動的產(chǎn)生。而潤滑油在軸瓦內(nèi)形成的油膜又是影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的一個重要影響因素，油膜的形成除了與軸承烏金有關(guān)外，還有一個重要因素就是潤滑油油溫，潤滑油油溫應(yīng)該在一個合理的范圍內(nèi)，過高過低都對油膜形成不利。

3.軸封進(jìn)汽溫度影響

每一軸封的進(jìn)汽溫度都不一樣，在運(yùn)行規(guī)程所允許的范圍內(nèi)調(diào)整軸封進(jìn)汽溫度會對機(jī)組的振動產(chǎn)生一定影響。軸封進(jìn)汽溫度對機(jī)組振動的影響主要表現(xiàn)為進(jìn)汽溫度對軸承座標(biāo)高的影響和溫度對端部汽封處動靜間隙的影響。

4.機(jī)組真空和排汽缸溫度影響

機(jī)組真空和排汽缸溫度相輔相成，其中一個因素的變化必然引起另一個因素的改變。對于軸承座坐落在排汽缸上的機(jī)組來說，排汽缸溫度的變化主要表現(xiàn)在對軸承座標(biāo)高的影響上，會對機(jī)組的振動產(chǎn)生影響。

5.斷葉片影響

當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生斷葉片時，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布明顯發(fā)生改變，機(jī)組的振動會發(fā)生明顯的變化，這種情況在現(xiàn)場有時可能不會被察覺，振動的變化既包括振動大小的變化，也包括振動相位的變化，現(xiàn)場大多數(shù)儀表只能監(jiān)視振動大小的變化。為了盡量避免斷葉片的現(xiàn)象發(fā)生，除了在設(shè)計制造和安裝檢修期間采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣肀ＷC外，運(yùn)行中在增減機(jī)組負(fù)荷時應(yīng)盡量平穩(wěn)。

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