林貴生

摘要：作為汽輪發(fā)電機(jī)組的核心裝置――汽輪機(jī)，因其自身高轉(zhuǎn)速的性質(zhì)，在使用過程中“振動(dòng)大小”直接影響到安全生產(chǎn)、以及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文對汽輪機(jī)安裝中幾種比較常見的振動(dòng)原因進(jìn)行了分析，并有針對性的提出了應(yīng)對策略。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；安裝；振動(dòng)；對策

中圖分類號： TK26 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

汽輪機(jī)是電廠的重要發(fā)電設(shè)備，其安全、穩(wěn)定運(yùn)行是電廠發(fā)電的保障，汽輪機(jī)可靠性在很大程度上取決于汽輪機(jī)的振動(dòng)狀態(tài)，理論分析振動(dòng)產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，故本文結(jié)合筆者經(jīng)驗(yàn)，對汽輪機(jī)運(yùn)行中發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，造成機(jī)組緊急停運(yùn)的原因分析、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為今后大型汽輪機(jī)的安裝、安全運(yùn)行、管理提供參考。

工作原理 汽輪機(jī)是可以把蒸汽熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械功的外燃回轉(zhuǎn)式機(jī)械，來自鍋爐的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，依次經(jīng)過一系列環(huán)形配置的噴嘴和動(dòng)葉，把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。蒸汽在汽輪機(jī)中，以不同方式對能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而構(gòu)成了工作原理不同的汽輪機(jī)。

結(jié)構(gòu)部件及配套設(shè)備 一般情況先，汽輪機(jī)主要由轉(zhuǎn)動(dòng)部分和靜止部分兩部分構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)部分，即轉(zhuǎn)子，主要部件包括聯(lián)軸器、葉輪、主軸以及動(dòng)葉片等；靜止部分，即靜子，主要部件有汽缸、軸承、隔板、汽封、靜葉柵以及進(jìn)汽部分等。因?yàn)槠啓C(jī)通常是在高溫和高壓的條件下以較高的轉(zhuǎn)速進(jìn)行工作的，所以其屬于精密類重型機(jī)械設(shè)備，與其相配套的設(shè)備主要包括鍋爐、發(fā)電機(jī)、加熱器、凝汽裝置以及泵等。 三、汽輪機(jī)的特點(diǎn) 較之傳統(tǒng)的往復(fù)式蒸汽機(jī)，汽輪機(jī)有著蒸汽流動(dòng)速度高、連續(xù)性好、單位面積中可以經(jīng)過的蒸汽流量大等優(yōu)勢，因此其可以發(fā)出的功率比往復(fù)式蒸汽機(jī)要大很多。對于大功率的汽輪機(jī)而言，可運(yùn)用較高的蒸汽溫度和壓力，因此其熱效率相對也比較高。汽輪機(jī)自問世以來，大多數(shù)專家學(xué)者都把研究的重點(diǎn)放在了提升汽輪機(jī)的安全性、可靠性及其耐用性等方面。伴隨科技水平的不斷提升，當(dāng)前的汽輪機(jī)的整體性能已經(jīng)十分優(yōu)良，而且已經(jīng)成了各大熱電廠中重要的發(fā)電機(jī)組。

四、安裝時(shí)引起汽輪機(jī)振動(dòng)的主要因素

（一）基礎(chǔ) 1、座漿墊鐵座漿層及二次灌漿質(zhì)量不高。主要有未充實(shí)和水泥標(biāo)號較低。 2、基礎(chǔ)臺板墊鐵走動(dòng)。此現(xiàn)象主要是因?yàn)槎喂酀{質(zhì)量不佳、臺板與墊鐵之間以及點(diǎn)貼組之間的間隙太大、吃力不均勻，在軸承振動(dòng)下導(dǎo)致墊鐵出現(xiàn)走動(dòng)，從而引起機(jī)組振動(dòng)。3、基礎(chǔ)臺板墊鐵太高。這對于軸承座垂直方向動(dòng)剛度沒有很大影響，然而卻使水平軸承座和軸向動(dòng)剛度明顯降低，并且常常在軸向振動(dòng)較大的作用下，造成軸承座臺板二次灌漿松裂，進(jìn)一步降低其動(dòng)剛度。 4、基礎(chǔ)浸油，二次灌漿時(shí)浸油，顯著降低了其強(qiáng)度，甚至在機(jī)組振動(dòng)作用下使二次灌漿層松裂，嚴(yán)重者分離了二次灌漿層與基礎(chǔ)的結(jié)合，進(jìn)而更加擴(kuò)大了機(jī)組的振動(dòng)。

5、基礎(chǔ)沉降不均勻，也會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)運(yùn)行過程產(chǎn)生振動(dòng)。汽機(jī)運(yùn)行過程中，自身有著一定的振動(dòng)，基礎(chǔ)質(zhì)量要是不過關(guān)，這種振動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響基礎(chǔ)，受到破壞的基礎(chǔ)又會(huì)導(dǎo)致更大的振動(dòng)。 （二）機(jī)組中心的影響 機(jī)組中心主要有汽輪機(jī)各軸承的平直度和同心度、轉(zhuǎn)子的揚(yáng)度、轉(zhuǎn)子與定子的同心度、發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的定心精度。轉(zhuǎn)子與定子或汽缸的同心度如果有太大偏差，就可能會(huì)引發(fā)摩擦和激振。碰磨發(fā)生如果在轉(zhuǎn)子大軸位置，就會(huì)使轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲導(dǎo)致振動(dòng)。轉(zhuǎn)子的揚(yáng)度必須要確保汽輪發(fā)電機(jī)組整個(gè)軸系有一條公共的中心線，讓軸系整體呈現(xiàn)出一條連續(xù)的曲線。要是忽視了揚(yáng)度產(chǎn)生的影響，會(huì)使軸瓦負(fù)載出現(xiàn)不合理分配和軸承振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象。 （三）滑銷系統(tǒng) 滑銷系統(tǒng)是用來支撐汽缸和軸承座的，不但要確保機(jī)組帶負(fù)荷受熱時(shí)汽缸及軸承座膨脹；同時(shí)還應(yīng)使汽缸與轉(zhuǎn)子的中心和各部件的軸向相對位置保持變化，在輻向及軸向間隙通流部分的許可的范圍內(nèi)，不可以使其自由膨脹。簡而言之就是對機(jī)組膨脹進(jìn)行引導(dǎo)。因此在安裝滑銷時(shí)一定要確保安裝間隙，間隙如果太大，會(huì)使得相對的氣缸、轉(zhuǎn)子位置發(fā)生變化；間隙如果太小則會(huì)導(dǎo)致卡澀，對氣缸膨脹引起機(jī)組較大振動(dòng)造成妨礙。嚴(yán)重情況下會(huì)無法起車或者引起動(dòng)靜摩擦碰撞。 （四）動(dòng)靜間隙 汽輪機(jī)包括靜子和轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子在運(yùn)行時(shí)旋轉(zhuǎn)速度非?？欤o子固定，所以轉(zhuǎn)子與靜子得保持一定間隙，不可以出現(xiàn)摩擦碰撞。間隙太大，會(huì)導(dǎo)致蒸汽外漏或空氣內(nèi)漏，導(dǎo)致降低機(jī)組的熱效率。間隙太小，可能會(huì)引起動(dòng)靜碰撞摩擦，造成機(jī)組振動(dòng)太大，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)軸熱彎，引發(fā)嚴(yán)重事故。所以在具體的安裝的時(shí)候一定要對通流、隔板、軸端等汽封間隙加以控制?？赏ㄟ^加工梳齒或捻打背弧處增大常見的余熱發(fā)電系統(tǒng)中不帶調(diào)整裝置的迷宮梳齒式汽封間隙。 （五）系統(tǒng)清潔 在安裝的時(shí)候要確保整個(gè)汽機(jī)系統(tǒng)保持清潔，沒有雜物。如果要是有異物進(jìn)入汽輪機(jī)，在開機(jī)時(shí)就會(huì)在氣流的沖擊下使葉片受到損傷，從而引發(fā)較為嚴(yán)重的事故并使機(jī)組振動(dòng)。不合格的潤滑系統(tǒng)會(huì)很大程度的損傷高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的軸瓦，導(dǎo)致振動(dòng)或停機(jī)。中心孔內(nèi)如果有異物存在機(jī)組也會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)異常的現(xiàn)象出現(xiàn)。 （六）螺栓緊固 在安裝過程中，整個(gè)系統(tǒng)的螺栓緊固都要嚴(yán)格按照規(guī)范或技術(shù)要求作業(yè)。特別是轉(zhuǎn)動(dòng)支撐部位的螺栓和基礎(chǔ)螺栓。通常基礎(chǔ)螺栓的緊固在安裝時(shí)確保的較好，而軸承的螺栓則容易有問題出現(xiàn)。要是軸承螺栓沒有擰緊，會(huì)影響軸承的穩(wěn)定性，在同樣大小的激振力下使得振動(dòng)較大。

五、汽輪機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生的危害 汽輪發(fā)電機(jī)組是電廠發(fā)電系統(tǒng)中重要模塊，其異常振動(dòng)對整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有很大影響，甚至?xí)?dǎo)致跳閘停機(jī)，損壞設(shè)備；對工廠生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)生影響。機(jī)組的異常振動(dòng)可對機(jī)組產(chǎn)生以下危害。 （一）端部軸封磨損 低壓端部軸封磨損可造成密封作用破壞，使低壓缸中漏入空氣，所以破壞真空高壓端部軸封磨損會(huì)增大高壓缸向外漏汽，引發(fā)轉(zhuǎn)子局部受熱發(fā)生彎曲。蒸汽進(jìn)入軸系中使?jié)櫥蛢?nèi)混入水分，對油膜造成破壞，并引發(fā)軸瓦烏金熔化。與此同時(shí)增大了漏汽損失，對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性造成影響。 （二）隔板汽封磨損 隔板汽封磨損嚴(yán)重的情況下，就會(huì)增加級間漏汽。使轉(zhuǎn)子上的軸向力增大，導(dǎo)致推力瓦烏金溶化。 （三）滑銷系統(tǒng)磨損 滑銷系統(tǒng)一方面固定汽輪機(jī)氣缸及軸承外殼：另一方面在受熱或冷卻的過程中，確保機(jī)組能夠自由膨脹或收縮。滑銷嚴(yán)重磨損的情況下，會(huì)對機(jī)組的正常熱膨脹造成影響，從而導(dǎo)致更加嚴(yán)重的事故。 從以上內(nèi)容可看出，異常振動(dòng)對于機(jī)組的安全運(yùn)行有直接威脅。汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，導(dǎo)致振動(dòng)的因素很多，而我們只要搞清楚導(dǎo)致異常振動(dòng)的原因，找出異常振動(dòng)的表現(xiàn)形式，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)加以分析，就可以有效地解決異常振動(dòng)的問題。

六、汽輪機(jī)安裝中常見的振動(dòng)原因分析與應(yīng)對策略

（一）凝汽器頸部與低壓缸排汽口連接問題

對于汽輪機(jī)的安裝來說，其低壓缸自身體積大，在與冷凝器的連接時(shí)，必須

保證其安裝的精密性，且不得受到任何外力的影響。在此過程中，保證安裝環(huán)境的不受干擾是為了防止低壓缸變形產(chǎn)生摩擦進(jìn)而造成振動(dòng)的產(chǎn)生。為了達(dá)到低壓缸排汽口與凝汽器頸部的有效連接，在安裝過程中應(yīng)通過在低壓缸架設(shè)百分表來監(jiān)測焊接時(shí)產(chǎn)生的變形量，以保證凝汽器頸部與低壓缸排汽口的連接質(zhì)量。

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圖紙技術(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)行多次測量，以求其加權(quán)平均值。特別注意：軸承座幾何中心必須與軸頸承力中心重合。 另外，還要保證汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端支持軸承的標(biāo)高符合圖紙規(guī)范要求，以使兩端軸承的負(fù)荷分配合理。

（三）軸承與轉(zhuǎn)子安裝找中

應(yīng)用于汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子軸承都是可傾瓦式，這種轉(zhuǎn)子軸承在防止油膜振蕩，在保證運(yùn)行穩(wěn)定上有著突出優(yōu)勢。對于轉(zhuǎn)子安裝找中而言，進(jìn)行轉(zhuǎn)子揚(yáng)度測量是確保整個(gè)軸系中心線處于同一垂直平面，且能形成一條無折點(diǎn)平滑連續(xù)曲線的前提。當(dāng)其曲線達(dá)成時(shí)，就能有效減少汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)，保證汽輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。而有效調(diào)整軸瓦墊片對于轉(zhuǎn)子安裝找中也在著重要意義。可傾瓦式其自身的擺動(dòng)自由度對于提高整個(gè)軸承的支撐柔性，緩沖轉(zhuǎn)子軸承在運(yùn)行中產(chǎn)生的振動(dòng)能量上，有著良好的性能表現(xiàn)?；诖?，對于汽輪機(jī)的軸承安裝重點(diǎn)在于確定軸承蓋與軸瓦間的緊力是否達(dá)標(biāo)。由于緊力直接影響著軸承蓋的受力情況，尤其是對于球面軸承而言，其自身不具備自動(dòng)調(diào)位功能，當(dāng)緊力過大極易造成軸承蓋變形情況的產(chǎn)生。而緊力過小則會(huì)直接影響汽輪機(jī)組部件間的連接度，造成振動(dòng)的產(chǎn)生。而緊力因素對于軸承的剛度也有直接影響，當(dāng)剛度不達(dá)標(biāo)時(shí)，汽輪機(jī)組對于激振力的抗振能力也就會(huì)減弱，即容易造成大振動(dòng)，所以對于軸承安裝來說，連接螺栓的安裝緊固度很重要。

（四）滑銷系統(tǒng)間隙調(diào)整

汽輪機(jī)在正常條件下運(yùn)行時(shí)，缸體受到高溫高壓的作用，熱膨脹較大，同時(shí)，汽輪機(jī)高中、低壓缸分段布置，溫差也較大。為保證汽機(jī)在熱態(tài)能自由膨脹、在冷態(tài)能自由收縮，缸體中心與轉(zhuǎn)子中心不產(chǎn)生偏移，汽機(jī)缸體上設(shè)計(jì)了很多滑銷，以引導(dǎo)整個(gè)機(jī)組按預(yù)定方向自由膨脹或收縮，保證汽輪機(jī)動(dòng)、靜部分中心位置及各處間隙在膨脹過程中均能滿足要求，以達(dá)到穩(wěn)定。因此，在安裝過程中，必須保證銷與銷槽的間隙在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，并且保證其滑動(dòng)面的光滑平整。

結(jié)束語

發(fā)電廠汽輪機(jī)的安裝是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)化工程，其技術(shù)含量高，安裝精度高，專業(yè)化程度高，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能造成機(jī)組的震動(dòng)。因此，在安裝過程中應(yīng)進(jìn)行每個(gè)安裝工序的嚴(yán)格檢驗(yàn)，對于每個(gè)施工工序應(yīng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化跟蹤與核查，確保汽輪機(jī)能夠正常的運(yùn)作。

參考文獻(xiàn)：

[1]洛佳成,王佐仁,張秀坤. 淺析汽輪機(jī)安裝中幾種振動(dòng)原因及預(yù)防對策[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2012,01:100.

[2]張寶存. 汽輪機(jī)安裝中幾種振動(dòng)原因及預(yù)防對策[J]. 安裝,2010,08:25-27.