熱電廠汽輪機(jī)振動(dòng)成因及解決對(duì)策

彭克勇

陽(yáng)煤平原化工有限公司 山東德州 253100

1 熱電廠汽輪機(jī)概述

汽輪機(jī)是以旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力運(yùn)轉(zhuǎn)模式將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而完成發(fā)電任務(wù)的一種機(jī)械設(shè)備，蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后按照固定流程經(jīng)過機(jī)組內(nèi)噴嘴、動(dòng)葉及自身具有的熱能輸出為機(jī)械能，從而帶動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。汽輪機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)動(dòng)與靜止兩部分共同組成，其中轉(zhuǎn)動(dòng)部分的主要構(gòu)件包括聯(lián)軸器、主軸、葉片及葉輪等；靜止部分主要構(gòu)件包括隔板、汽缸、汽封、靜汽部分、靜葉柵及軸承等。汽輪機(jī)的運(yùn)作環(huán)境具有高溫、高速、高壓的特征，其設(shè)備結(jié)構(gòu)精密性較好，屬于重型設(shè)備，發(fā)電機(jī)、凝汽裝置、泵、鍋爐等為其配套設(shè)備[1]。

2 熱電廠汽輪機(jī)振動(dòng)的主要原因和解決對(duì)策

2.1 設(shè)計(jì)制造因素造成的振動(dòng)和解決措施

在熱電廠汽輪機(jī)的運(yùn)行中，汽輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度比較快，如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心出現(xiàn)不重合的現(xiàn)象，這樣就會(huì)造成轉(zhuǎn)子的不平衡而形成一定的離心力，會(huì)對(duì)軸承造成激振，從而汽輪機(jī)會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。一旦離心力超出一定的范圍，汽輪機(jī)就會(huì)產(chǎn)生異常的振動(dòng)。造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不平衡的原因是汽輪機(jī)機(jī)械加工在精度方面存在著問題，還有可能是轉(zhuǎn)子的裝配方面出現(xiàn)了問題。因此需要提高汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的制造和加工過程的精度，并且采取確保質(zhì)量的措施。在汽輪機(jī)的裝配中，對(duì)于每一級(jí)的葉片都需要進(jìn)行教學(xué)動(dòng)平衡的試驗(yàn)，還需要在轉(zhuǎn)子裝配好后進(jìn)行高低速動(dòng)態(tài)平衡檢測(cè)工作，從而確保轉(zhuǎn)子的不平衡量嚴(yán)格的控制在符合的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，這樣才能夠減少汽輪機(jī)的振動(dòng)。

2.2 油膜震蕩當(dāng)熱

電廠汽輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子在軸承油墨上高速旋轉(zhuǎn)失去穩(wěn)定性而造成的震蕩就是油膜自激震蕩。在汽輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子是圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的，而汽輪機(jī)失去平衡時(shí)，轉(zhuǎn)軸在圍繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)圍繞平衡點(diǎn)渦動(dòng)。軸線的渦動(dòng)頻率通常保持在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的一半，因此成為半速渦動(dòng)。在渦動(dòng)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速相重合時(shí)，這樣半速渦動(dòng)轉(zhuǎn)速就會(huì)被共振放大，從而表現(xiàn)為激勵(lì)的振動(dòng)。油膜震蕩具有下列的特征：油膜震蕩發(fā)生后，振幅的增速比較快，這樣就會(huì)造成機(jī)組產(chǎn)生激勵(lì)的振動(dòng)。在油膜震蕩時(shí)，振動(dòng)的的主頻率是發(fā)電機(jī)的一階臨界轉(zhuǎn)速，而且隨著轉(zhuǎn)速的升高而改變。油膜震蕩時(shí)，通過仔細(xì)的觀察可以發(fā)生主軸的外露部分也在顫動(dòng)。在油膜發(fā)生震蕩時(shí)，軸承的頂軸油壓也會(huì)發(fā)生劇烈的振動(dòng)，因此軸承內(nèi)部有金屬撞擊的聲音。對(duì)于油膜的震蕩可以采取下列的措施進(jìn)行解決：增加軸瓦的比壓，而且減少軸瓦頂部的間隙，這樣可以有效地減少油膜的震蕩；還可以采取減小軸頸與軸瓦的接觸角，控制在3—4之間；降低潤(rùn)滑劑的動(dòng)力粘度；可以利用平衡的方法將轉(zhuǎn)子原有不平衡分量降得很少[2]。

氣流激振汽輪機(jī)的葉片由于受到不均衡的氣體的沖擊而產(chǎn)生氣流激振，而對(duì)于大型的機(jī)組，末級(jí)比較長(zhǎng)，氣流在葉片的末端膨脹而造成流道的紊亂，從而造成了氣流的激振。另外，軸封也可能造成氣流激振的現(xiàn)象。在汽輪機(jī)機(jī)組的負(fù)荷超過一定的負(fù)荷點(diǎn)，軸振動(dòng)就會(huì)增加，而負(fù)荷低于負(fù)荷點(diǎn)，振動(dòng)就會(huì)減小。氣流激振的頻率小于或者等于高壓轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速。氣流激振的部位通常發(fā)生在高壓轉(zhuǎn)子段。熱電廠可以針對(duì)汽輪機(jī)氣流激振的特征，通過長(zhǎng)時(shí)間的記錄機(jī)組的振動(dòng)數(shù)據(jù)，還有記錄機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)的數(shù)據(jù)，整理數(shù)據(jù)和制作成成組的曲線，觀察曲線的變化情況，這樣才能夠進(jìn)行故障的分析。在汽輪機(jī)的運(yùn)作中，需要先確定汽輪機(jī)的工作狀態(tài)，然后采用減低負(fù)荷變化率以及避開產(chǎn)生氣流激振負(fù)載范圍的方式，減少氣流的激振。

2.3 安裝及檢查原因

在汽輪機(jī)的安裝和檢查的過程會(huì)對(duì)機(jī)組產(chǎn)生巨大的影響，而通過對(duì)機(jī)組的振動(dòng)查找原因分析得出，由于汽輪機(jī)的安裝和檢查的不當(dāng)而造成的振動(dòng)占據(jù)一大部分，因此在汽輪機(jī)的安裝和檢查中需要采取措施減少汽輪機(jī)的振動(dòng)。汽輪機(jī)的兩端主要依靠軸承來支撐的，如果兩端的軸承高度不再同一的范圍內(nèi)，就會(huì)引起軸承的負(fù)荷分配出現(xiàn)不合理的情況，這樣便會(huì)引起汽輪機(jī)的振動(dòng)[3]。

因此汽輪機(jī)的安裝和檢查中，需要依照生產(chǎn)廠商的建議，還有結(jié)合本單位的實(shí)際情況對(duì)軸承的標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，確保軸承的標(biāo)高相一致。在汽輪機(jī)的運(yùn)作中，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子和氣缸等零部件之間會(huì)存在一定的間隙，并且隨著汽輪機(jī)的運(yùn)作，這些間隙會(huì)不斷的增加，這樣就會(huì)降低了汽輪機(jī)的運(yùn)作效率，由于這些間隙比較小，不容易引起動(dòng)靜摩擦而會(huì)引起汽輪機(jī)的振動(dòng)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致振動(dòng)超標(biāo)。對(duì)于這種情況的振動(dòng)，在汽輪機(jī)的檢修過程中需要合理的調(diào)整隔板汽封和端部汽封的間隙的正常參數(shù)都是明確標(biāo)注的。當(dāng)這些數(shù)據(jù)發(fā)生異常變化時(shí)，依據(jù)電路工作原理，就可推斷發(fā)生故障的部位。1相同儀器代替法；2信號(hào)通道追蹤法。發(fā)生故障后，以信號(hào)源頭開始，沿信號(hào)傳輸線路一直測(cè)量下去，直到找到故障點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)制造、安裝、檢修等多方面因素均可導(dǎo)致其振動(dòng)發(fā)生，因此，操作人員應(yīng)嚴(yán)格按照運(yùn)行規(guī)定要求進(jìn)行操作，并結(jié)合自身操作經(jīng)驗(yàn)就汽輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而保證汽輪機(jī)的使用壽命及運(yùn)轉(zhuǎn)效率。