汽輪機(jī)安裝中幾種振動(dòng)原因及預(yù)防對(duì)策

孫立勝

（山東電力建設(shè)第三工程有限公司，山東青島 266100）

工作人員在安裝汽輪機(jī)時(shí)需要掌握較高的技術(shù)水平，并且在實(shí)際操作過程中要克汽輪機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的各種振動(dòng)問題，同時(shí)有效地對(duì)其進(jìn)行預(yù)防工作，進(jìn)而確保汽輪機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

1.振動(dòng)原因

汽輪機(jī)是當(dāng)前各工廠所采用的重要專業(yè)設(shè)備之一，工作人員在實(shí)際的操作應(yīng)用過程中可能會(huì)存在一些振動(dòng)問題，從而導(dǎo)致其在運(yùn)作過程中會(huì)對(duì)生產(chǎn)過程造成一定的影響。下文將對(duì)安裝汽輪機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治觯芯科浒l(fā)生振動(dòng)的幾種原因[1]。

1.1 設(shè)備運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)

對(duì)于汽輪機(jī)的安裝過程而言，該安裝過程是需要工作人員高度重視的，安裝操作所需的精度標(biāo)準(zhǔn)較高。汽輪機(jī)在實(shí)際的工作運(yùn)行過程中，可以發(fā)現(xiàn)其各環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào)運(yùn)作難度不低，從而導(dǎo)致在安裝過程中若出現(xiàn)振動(dòng)問題，其起因很難準(zhǔn)確地判別出來。通過對(duì)大量汽輪機(jī)安裝工作的分析可知，其中較為常見的振動(dòng)原因之一就是由于設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)內(nèi)部的許多關(guān)鍵部位受到了嚴(yán)重的磨損，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)生振動(dòng)問題。因此工作人員在確保汽輪機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定和工作質(zhì)量的前提下，需要對(duì)其運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)調(diào)控，同時(shí)注意與其他設(shè)備之間的運(yùn)行配合，對(duì)其內(nèi)部的關(guān)鍵部位進(jìn)行一定的維護(hù)和更換，從而避免由于長(zhǎng)時(shí)間工作而導(dǎo)致其受到嚴(yán)重的磨損。

1.2 汽輪機(jī)組問題

由于安裝人員在實(shí)踐中過程中出現(xiàn)了不規(guī)范的安裝操作，從而會(huì)導(dǎo)致汽輪結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，從而引起機(jī)組振動(dòng)強(qiáng)烈的情況發(fā)生。同時(shí)由于機(jī)主出現(xiàn)了強(qiáng)烈的震動(dòng)問題，從而導(dǎo)致了后續(xù)安裝工作的質(zhì)量嚴(yán)重下，進(jìn)而形成了一種惡性循環(huán)，這就使得汽輪機(jī)在后續(xù)運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)大量的故障問題。此外由于機(jī)輪機(jī)組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理所需的專業(yè)性較高，這就導(dǎo)致工作人員一旦出現(xiàn)了操作失誤，就會(huì)使整個(gè)機(jī)組內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定受到影響，進(jìn)而不利于維修人員對(duì)其故障進(jìn)行適當(dāng)排查。

1.3 氣流激振

工作人員在安裝汽輪機(jī)的實(shí)際過程中，常常會(huì)出現(xiàn)一定的氣流轉(zhuǎn)換以及其轉(zhuǎn)子的溫度提升。而所出現(xiàn)的此類問題也會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)出現(xiàn)一定的振動(dòng)問題，并且通常是氣流激振而引起的。此類汽輪機(jī)振動(dòng)問題的分析難度較高同時(shí)對(duì)其的預(yù)防工作也很難落實(shí)。工作人員若想全面的對(duì)其振動(dòng)原因進(jìn)行分析，就需要對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行拆解研究。若其輪機(jī)的振動(dòng)現(xiàn)象過于激烈，則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)在后期的實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中極易出現(xiàn)一定的安全隱患，因此工作人員需要注意汽輪機(jī)組在振動(dòng)過程中是否其出現(xiàn)了氣流激振或者轉(zhuǎn)子加熱的情況。如安裝人員在汽輪機(jī)安裝過程中就出現(xiàn)了此類振動(dòng)問題，則需要進(jìn)行針對(duì)性處理，否則很容易導(dǎo)致該汽輪機(jī)組無法正常運(yùn)行。

2.振動(dòng)危害分析

2.1 軸承磨損

由于汽輪機(jī)振動(dòng)則會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部的軸承受到嚴(yán)重的損害，若處于低壓處的元件受到損壞，只會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)的氣封性存在一定的問題，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致大量外界空氣流入其內(nèi)部的低壓結(jié)構(gòu)當(dāng)中。若工作人員無法有效的控制汽輪機(jī)的振動(dòng)情況，都會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部的高壓端軸承出現(xiàn)嚴(yán)重的氣體泄漏，進(jìn)而使得機(jī)組內(nèi)部的部分區(qū)域溫度急劇上升，進(jìn)而影響軸承表面隔膜的潤(rùn)滑性，使軸承之間的磨損程度更為嚴(yán)重，甚至可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)組內(nèi)部的元件之間出現(xiàn)斷裂等情況，為了確保軸承穩(wěn)定，國(guó)家對(duì)其振動(dòng)情況有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

表1 軸承重振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（雙振幅，mm）

2.2 滑銷系統(tǒng)受到破壞

由于氣輪機(jī)出現(xiàn)各種振動(dòng)問題，則會(huì)導(dǎo)致機(jī)組內(nèi)部的滑銷系統(tǒng)受到一定影響，若汽輪機(jī)的滑銷系統(tǒng)受到破壞，則會(huì)影響其各方面的性能，從而使汽輪機(jī)各個(gè)結(jié)構(gòu)之間無法有效的協(xié)調(diào)連接[2]。

2.3 勵(lì)磁機(jī)受損

為了確保汽輪機(jī)能夠穩(wěn)定的發(fā)揮其應(yīng)有的作用，工作人員需要重視機(jī)組在運(yùn)行過程中所出現(xiàn)的各種振動(dòng)問題，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)加控制和預(yù)防，而在眾多的振動(dòng)問題之中，機(jī)組振動(dòng)是最為常見，也是最為復(fù)雜麻煩的，引起此類振動(dòng)問題的原因更是難以準(zhǔn)確的分析，其中勵(lì)磁機(jī)受損就是導(dǎo)致這一振動(dòng)問題的重要因素之一。

2.4 元件摩擦

汽輪機(jī)出現(xiàn)的振動(dòng)問題也與其內(nèi)部元器件之間的摩擦有一定的關(guān)聯(lián)，一些較為常見的摩擦情況，如圖1所示。

摩擦振動(dòng)的具體特點(diǎn)如下，一是，由于內(nèi)部轉(zhuǎn)子由于摩擦從而導(dǎo)致溫度上升，使得轉(zhuǎn)子出現(xiàn)變形彎曲，從而時(shí)其收到一定的不平衡力而汽輪機(jī)內(nèi)部的振動(dòng)頻率與其存在一點(diǎn)差異，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子收到嚴(yán)重的外界沖擊或其他因素帶來的不利影響，從而使的汽輪機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)問題。二是，由于內(nèi)部元器件之間出現(xiàn)摩擦，使其振動(dòng)幅值出現(xiàn)變化，并且該變化不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)，同時(shí)元器件相位保持穩(wěn)定，就對(duì)導(dǎo)致軸承的振動(dòng)頻率得到顯著的提高。三是，對(duì)于汽輪機(jī)降速過程中，轉(zhuǎn)子所對(duì)應(yīng)的軸承振動(dòng)幅度出現(xiàn)顯著的提升。由于內(nèi)部元件之間的摩擦程度較為嚴(yán)重，汽輪機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)許多振動(dòng)問題，從而使其無法正常的運(yùn)行工作。

3.振動(dòng)預(yù)防對(duì)策

3.1 汽輪機(jī)基礎(chǔ)質(zhì)檢

為了有效的預(yù)防汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)問題，工作人員需要在安裝汽輪機(jī)之前對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)檢工作。工作人員需要嚴(yán)格按照安裝圖紙來掌握汽輪機(jī)的內(nèi)部整體構(gòu)造，從而對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的受力分析，確定各結(jié)構(gòu)所能承受的應(yīng)力強(qiáng)度，最大程度的避免基礎(chǔ)沉降所引發(fā)的振動(dòng)問題。對(duì)于實(shí)際的安裝過程而言，汽輪機(jī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)質(zhì)量將會(huì)嚴(yán)重影響其運(yùn)行質(zhì)量。因此工作人員在安裝基礎(chǔ)構(gòu)件時(shí)需要防止汽輪機(jī)總體重量超出預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致底板出現(xiàn)下陷等問題，這樣可以進(jìn)一步地降低按照汽輪機(jī)時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)問題的頻率[3]。

3.2 科學(xué)安裝軸承

為了避免汽輪機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)問題，需要對(duì)其內(nèi)部的轉(zhuǎn)子軸承進(jìn)行相應(yīng)的選擇，為了進(jìn)一步的提升汽輪機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，工作人員通常采用可傾瓦式軸承，如圖2所示。該軸承的搖擺性能較高，不僅可以有效的對(duì)所出現(xiàn)的振動(dòng)情況進(jìn)行吸收，同時(shí)還可以加強(qiáng)軸身自身的各種性能，如韌性、抗震性等。因此工作人員在實(shí)際的軸承安裝過程中需要重點(diǎn)關(guān)注其軸承之間的受力情況，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的要求來進(jìn)行安裝，若發(fā)現(xiàn)軸承之間的應(yīng)力較大，則需要及時(shí)進(jìn)行更換，否則會(huì)導(dǎo)致軸承出現(xiàn)異常的變形情況。此外，為了更好地對(duì)軸承進(jìn)行位置調(diào)整需要確保軸承不為球形，進(jìn)而提升軸承的靈活性。工作人員需要重點(diǎn)關(guān)注軸承之間的受力情況，若軸承受力不符合相應(yīng)的要求，則會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)一定的振動(dòng)現(xiàn)象，從而軸承之間的連接將會(huì)受到一定的影響，進(jìn)而出現(xiàn)更大的振動(dòng)問題。因此工作人員需要利用專業(yè)設(shè)備來對(duì)軸承上方的螺栓進(jìn)行反復(fù)固定，避免其松動(dòng)而出現(xiàn)不當(dāng)?shù)恼駝?dòng)問題。此外若汽輪機(jī)組內(nèi)部的轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)了不平衡的情況，將會(huì)使得軸承墊塊承擔(dān)一定的離心力。由于軸承墊塊還需要承受自身的重量，其接觸面的受力將會(huì)導(dǎo)致不均勻，從而會(huì)引發(fā)振動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)。所以工作人員需要對(duì)其接觸面進(jìn)行相應(yīng)的受力點(diǎn)布設(shè)，從而有效地控制其受力面積，最大限度地降低軸承振動(dòng)情況的發(fā)生。

圖2 傾瓦式軸承

3.3 軸承座

工作人員需要按照所提供的設(shè)計(jì)圖紙來對(duì)軸承座進(jìn)行專業(yè)的安裝工作，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行各個(gè)環(huán)節(jié)的安裝工作，從而確保軸承座安裝質(zhì)量符合預(yù)期要求，避免由于設(shè)計(jì)圖紙后期變更而使得軸承座安裝出現(xiàn)安全隱患。此外工作人員需要按照指定的參數(shù)來提高安裝的精準(zhǔn)性，同時(shí)在工作過程中需要邊安裝邊測(cè)量其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的各種參數(shù)。相關(guān)監(jiān)管部門需要關(guān)注安裝過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而使得軸承中心不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的偏移，最大限度地控制了汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)情況的頻率。為了更進(jìn)一步確保企業(yè)軸承安裝質(zhì)量需要在安裝過程中對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)，必須要確保軸承與軸承之間的幾何中心能夠緊密的結(jié)合在一起。

3.4 預(yù)防汽流激振

氣流激振也是較為常見的振動(dòng)問題之一，通?？梢员憩F(xiàn)為汽輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，對(duì)其振動(dòng)情況有著一定的影響。通常是由于其內(nèi)部的葉片受到了外界氣流的沖擊，從而導(dǎo)致氣流激振現(xiàn)象的出現(xiàn)。同時(shí)對(duì)于一些較大規(guī)模的機(jī)組而言，由于其葉片末尾的氣流引起了不均衡的外力，從而引發(fā)了更為嚴(yán)重的振動(dòng)問題。而對(duì)氣流激振所引發(fā)的振動(dòng)問題進(jìn)行針對(duì)性的預(yù)防控制，整個(gè)過程是十分復(fù)雜的。首先，工作人員需要對(duì)汽輪機(jī)內(nèi)部所出現(xiàn)的振動(dòng)問題進(jìn)行相應(yīng)的分析，同時(shí)需要對(duì)各個(gè)機(jī)組之間的振動(dòng)情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，尤其是對(duì)于處于滿負(fù)荷狀態(tài)的機(jī)組而言，更需要其相關(guān)數(shù)據(jù)來為工作人員提供參考依據(jù)，同時(shí)工作人員需要根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)來繪制相應(yīng)的曲線圖，利用該曲線來對(duì)其機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行調(diào)控。同時(shí)根據(jù)曲線變化來不斷調(diào)整汽輪機(jī)內(nèi)部的各個(gè)結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單來說就是，對(duì)汽輪機(jī)內(nèi)部的氣流振動(dòng)情況進(jìn)行相應(yīng)的分析，同時(shí)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化來有效地規(guī)避氣流振蕩情況的發(fā)生。

3.5 控制摩擦振動(dòng)

為了有效的解決摩擦所引起的振動(dòng)問題，則需要對(duì)其摩擦系數(shù)進(jìn)行有效的控制。工作人員可以在汽輪機(jī)內(nèi)部的關(guān)鍵元件表面添加潤(rùn)滑油。尤其是針對(duì)一些摩擦較為嚴(yán)重的區(qū)域需要重點(diǎn)處理，從而有效地控制其摩擦系數(shù)，進(jìn)而降低摩擦振動(dòng)對(duì)于汽輪機(jī)的影響。通常來說摩擦振動(dòng)所對(duì)于汽輪機(jī)的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，所以工作人員需要加大控制力度。對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行定期的維護(hù)檢修，對(duì)存在摩擦現(xiàn)象的區(qū)域需要對(duì)其加以關(guān)注，避免由于軸承或其他關(guān)鍵器件之間的摩擦而導(dǎo)致其受損。

3.6 活動(dòng)部件和斷葉片的安裝

工作人員需要對(duì)汽輪機(jī)的活動(dòng)部件進(jìn)行合理的安裝，避免將其設(shè)置于氣缸之中。許多活動(dòng)部件可能會(huì)受其氣流的影響，從而導(dǎo)致葉片出現(xiàn)一定的損壞，進(jìn)而會(huì)使得汽輪機(jī)組出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)情況。若工作人員在發(fā)電機(jī)內(nèi)部安裝活動(dòng)部件，則可能會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)短路情況，進(jìn)而影響整個(gè)機(jī)組的正常運(yùn)作。同時(shí)若工作人員發(fā)現(xiàn)葉片出現(xiàn)一定的損壞，則需要對(duì)其進(jìn)行更換，否則會(huì)影響汽輪機(jī)組內(nèi)部的轉(zhuǎn)子質(zhì)量，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)更為嚴(yán)重的振動(dòng)情況，從而使其內(nèi)部的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)嚴(yán)重的相位偏移。因此工作人員需要對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行相應(yīng)的檢查工作，尤其是對(duì)于各種葉片來說，需要關(guān)注其外形是否出現(xiàn)裂痕，對(duì)出現(xiàn)問題的葉片需要及時(shí)的進(jìn)行更換維修。

4.結(jié)語

安裝汽輪機(jī)所出現(xiàn)的振動(dòng)問題是較為常見的，而且振動(dòng)情況則會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的正常運(yùn)行造成一定的影響，進(jìn)而導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞或者無法正常運(yùn)作，因此相關(guān)人員需要重視其汽輪機(jī)的振動(dòng)情況，對(duì)其振動(dòng)問題進(jìn)行深入的分析，采取相應(yīng)的處理手段，有效地降低其振動(dòng)現(xiàn)象，從而提高汽輪機(jī)的工作質(zhì)量，使其能夠發(fā)揮其應(yīng)有的作用。