孫偉

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150040）

隨著汽輪發(fā)電機(jī)容量越來越大，使得汽輪機(jī)內(nèi)部高、中壓缸動靜間隙越來越小，一方面給設(shè)備的密封無滲漏提供了良好的基礎(chǔ)，另一方面也增加了軸封、油擋等動靜碰摩發(fā)生的概率，發(fā)生動靜碰摩后在外部表現(xiàn)為機(jī)組運(yùn)行過程中產(chǎn)生振動，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在內(nèi)部，由于發(fā)生了碰摩使得轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙越來越大，或軸承支撐發(fā)生磨損以及葉片斷裂等，從而易導(dǎo)致整個機(jī)組轉(zhuǎn)動部分損壞失效。因此研究大型汽輪發(fā)電機(jī)組動靜碰摩故障產(chǎn)生的原因、機(jī)理等有利于工作人員根據(jù)實際情況制訂出有效的處理措施，對提高發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型、安全性等是十分必要的。

1 大型汽輪發(fā)電機(jī)組動靜碰摩的原因

經(jīng)過對大型汽輪發(fā)電機(jī)動靜碰摩故障發(fā)生的部位觀察，以及分析后發(fā)現(xiàn)動靜碰摩發(fā)生、損害的部位有轉(zhuǎn)子的局部與靜子整周、靜子局部與轉(zhuǎn)子整周以及轉(zhuǎn)子與靜子均為整周。發(fā)生動靜碰摩的原因主要有以下幾個：

第一，轉(zhuǎn)軸的振動過大導(dǎo)致動靜碰摩。由于動靜間隙較小，而當(dāng)轉(zhuǎn)軸在振動作用下振幅增大，當(dāng)振動幅度超過動靜間隙時就發(fā)生轉(zhuǎn)子與靜子的某部位碰摩，導(dǎo)致振幅過大的原因有很多，如轉(zhuǎn)子本身質(zhì)量不均衡、轉(zhuǎn)子彎曲以及軸系失穩(wěn)等。

第二，非轉(zhuǎn)動部件軸系不對中引起動靜碰摩。非轉(zhuǎn)動部件如果發(fā)生翹曲或不對中等情況，尤其是熱態(tài)軸承標(biāo)高引起的不對中會導(dǎo)致軸頸與轉(zhuǎn)子之間的部分間隙變得更小直至消失，由此引起動靜部件碰摩。

第三，動靜間隙不足引起動靜碰摩。由于當(dāng)前對大型汽輪發(fā)電機(jī)組的高標(biāo)準(zhǔn)要求，動靜間隙往往設(shè)計的很小，因此對安裝、使用、檢修的要求更高，一旦涉及動靜間隙調(diào)整的情況就極有可能導(dǎo)致間隙不足的情況，引起碰摩。

第四，缸體變形和彎曲。大型汽輪機(jī)組高壓轉(zhuǎn)子冷態(tài)啟動時缸體膨脹，上下缸溫差等參數(shù)不容易控制容易造成碰摩，久而久之導(dǎo)致大軸發(fā)生彎曲變形，使得碰摩現(xiàn)象長期發(fā)生。

2 動靜碰摩故障機(jī)理

對大型汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子和靜子碰摩原理進(jìn)行研究主要是以單圓盤轉(zhuǎn)子為研究對象，以使問題簡單化，達(dá)到窺一斑而見全豹的作用。轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中由于重量不均衡以及幾何形變等各種原因?qū)е罗D(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動中心偏離了原本與靜子共同的幾何中心，而如果在某個方向上偏離的位移達(dá)到或超過動靜間隙，二者就會發(fā)生碰摩現(xiàn)象，此時碰摩點處受到一個徑向的作用力和切向的摩擦力作用。碰摩的類型一般來說有兩種：第一，部分碰摩。即轉(zhuǎn)子在一個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)只有部分弧段與靜子接觸，其對轉(zhuǎn)子和靜子產(chǎn)生三種作用，分別為沖擊、摩擦和轉(zhuǎn)子剛度的改變，這是在大型汽輪發(fā)電機(jī)組動靜碰摩中最常見的碰摩形式。第二，全周碰摩。即轉(zhuǎn)子與靜子在整個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)始終保持接觸，只產(chǎn)生摩擦作用，無形中增加了機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷，隨著碰摩作用的加劇導(dǎo)致機(jī)械部件損壞，從而使整個機(jī)組無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 動靜碰摩故障的診斷

對動靜碰摩故障的診斷傳統(tǒng)的做法主要是基于技術(shù)人員的經(jīng)驗和檢測系統(tǒng)的檢測和分析，即在機(jī)組運(yùn)行過程中，技術(shù)人員根據(jù)其運(yùn)行狀態(tài)、振動情況、噪音以及其他運(yùn)行參數(shù)，再以檢測系統(tǒng)得到的振幅、頻譜分析、相位分析等數(shù)據(jù)和圖形進(jìn)行綜合分析和判斷，這種診斷和分析方法簡便易行而且正確率較高，但對技術(shù)人員的依賴程度較高，診斷結(jié)果的準(zhǔn)確與否取決于技術(shù)人員的水平，除此之外診斷精度也受到限制。近年來，傳感器技術(shù)、信號處理技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)等開始不斷用在故障診斷中，已經(jīng)形成了以數(shù)據(jù)處理和計算機(jī)分析的診斷技術(shù)，可根據(jù)當(dāng)前的數(shù)據(jù)和征兆對可能產(chǎn)生的動靜碰摩進(jìn)行充分估計，做到預(yù)判以便及時采取有效措施，最大程度消除動靜碰摩帶來的損失。

4 防止動靜碰摩故障的相關(guān)對策

大型汽輪發(fā)電機(jī)組動靜碰摩的發(fā)生是以動靜間隙消失為前提的，而對設(shè)備日常的管理、維護(hù)、檢修等多個方面采取有效合理的措施可有效防止動靜間隙消失，并且防止大軸產(chǎn)生塑性彎曲導(dǎo)致振動，從而降低動靜碰摩發(fā)生的概率。在實際工作中，具體來說有以下幾種控制動靜碰摩故障的策略：

第一，對機(jī)組的動靜部件要做好檢修，合理調(diào)整動靜間隙，一方面要考慮轉(zhuǎn)子加速時軸頸的上浮，另一方面還要考慮軸頸隨轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的偏移，留有充分的余量以降低碰摩概率。

第二，在機(jī)組運(yùn)行之前，應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行充分暖機(jī)，時間可根據(jù)實際情況長達(dá)數(shù)小時，其作用是使已經(jīng)發(fā)生碰摩的部位在暖機(jī)時充分磨損，暖機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)優(yōu)選機(jī)械振動不明顯時為宜。

第三，升速之前為消除轉(zhuǎn)子的熱彎曲，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行充分盤車。

5 結(jié)語

大型汽輪發(fā)電機(jī)組動靜碰摩不但會影響機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷，還很可能造成嚴(yán)重的安全事故，因此有必要對動靜碰摩產(chǎn)生的原因、機(jī)理做詳細(xì)的分析，對當(dāng)前機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效檢測以及數(shù)據(jù)分析，以便采取及時而有效的措施避免動靜碰摩的產(chǎn)生或最大限度消除碰摩造成的影響。實際工作中，產(chǎn)生動靜碰摩的原因有很多，而且碰摩故障的診斷也是極為復(fù)雜的，因此需要不斷以現(xiàn)代化的技術(shù)作為手段，以在動靜碰摩故障發(fā)生前對其進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)判為目的，將故障消除在初始階段，是防止動靜碰摩對機(jī)組安全、高效運(yùn)行造成危害的重要保證。

［1]蘇少錦，謝元廣，龍新峰.汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組動靜碰摩故障的診斷與處理［J].電力設(shè)備，2006，（3）：46.

［2]郭平英.汽輪發(fā)電機(jī)動靜碰摩識別及對策［J].西北電力技術(shù)，2002,（6）:97.