許明

摘 要： 汽輪發(fā)電機(jī)組在設(shè)計(jì)制造、安裝、檢修和運(yùn)行幾個(gè)方面都有可能引起軸承的振動(dòng)，并簡(jiǎn)單介紹了汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)機(jī)理及影響因素。

關(guān)鍵詞： 汽輪發(fā)電機(jī)組；振動(dòng)；影響因素

0引言

汽輪發(fā)電機(jī)組軸承振動(dòng)的大小直接關(guān)系到機(jī)組能否安全運(yùn)行，而對(duì)于發(fā)電廠來(lái)說(shuō)安全運(yùn)行能帶來(lái)最大的經(jīng)濟(jì)效益。引起汽輪發(fā)電機(jī)組軸承振動(dòng)過(guò)大或者異常的原因有很多，既有設(shè)計(jì)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。下面就這幾個(gè)影響因素分別進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

1設(shè)計(jì)制造方面

汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械，如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心不重合則會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)子的不平衡而產(chǎn)生一個(gè)離心力，這個(gè)離心力會(huì)對(duì)軸承產(chǎn)生一個(gè)激振力而使之引起機(jī)組振動(dòng)，如果這個(gè)離心力過(guò)大，則機(jī)組的振動(dòng)就會(huì)異常。所以，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在裝配時(shí)每裝配一級(jí)葉片都應(yīng)該對(duì)該級(jí)葉片進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，整個(gè)轉(zhuǎn)子裝配完成后在出廠之前還應(yīng)該對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)子進(jìn)行低速和高速動(dòng)平衡，以確保轉(zhuǎn)子的不平衡量在一個(gè)合格的范圍內(nèi)。

在廠家制造過(guò)程中，產(chǎn)生汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡量較大的原因主要是機(jī)械加工精度不夠和裝配工藝質(zhì)量較差，所以必須提高機(jī)械加工精度，同時(shí)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(jì)不當(dāng)也會(huì)引起機(jī)組的振動(dòng)。例如，在設(shè)計(jì)階段機(jī)組支持軸承的選用也是非常重要的，如果軸承選取不當(dāng)，也會(huì)因?yàn)檩S承的穩(wěn)定性較差，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子哪怕是極小的不平衡量也會(huì)引起機(jī)組較大的振動(dòng)；軸承的油膜形成不好也極易誘發(fā)油膜振蕩而產(chǎn)生振動(dòng)。

2安裝和檢修方面

汽輪發(fā)電機(jī)組在安裝和檢修過(guò)程中的工藝質(zhì)量對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響非常大，根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組振動(dòng)的分析，很多汽輪發(fā)電機(jī)組的軸承振動(dòng)過(guò)大都是由于安裝和檢修不當(dāng)引起的，或者說(shuō)機(jī)組的振動(dòng)很多時(shí)候都是可以通過(guò)安裝或檢修來(lái)解決的。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安裝和檢修情況，下面重點(diǎn)介紹對(duì)機(jī)組振動(dòng)有明顯影響的幾個(gè)因素。

2.1軸承的標(biāo)高

不管是汽輪機(jī)還是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其兩端都是由軸承支撐的，如果兩端的軸承標(biāo)高不在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)，那么轉(zhuǎn)子兩端軸承的負(fù)荷分配就不合理。負(fù)荷較輕的一邊，軸瓦內(nèi)的油膜將會(huì)形成不好或者根本不能建立油膜，這樣就會(huì)誘發(fā)機(jī)組的自激振動(dòng)、油膜振動(dòng)和汽流激振等；而負(fù)荷較重的一邊，由于吃力太大，會(huì)引起軸瓦溫度升高，當(dāng)軸瓦烏金溫度達(dá)到一定值時(shí)，很容易產(chǎn)生軸瓦烏金過(guò)熱現(xiàn)象，從而造成機(jī)組的振動(dòng)。

因此在汽輪發(fā)電機(jī)組大修或者安裝時(shí)，應(yīng)該根據(jù)制造廠家的技術(shù)要求，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)機(jī)組軸承標(biāo)高進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)整。因?yàn)橹圃鞆S家提供的數(shù)據(jù)是根據(jù)機(jī)組冷態(tài)時(shí)的情況再綜合一般機(jī)組受熱后膨脹的情況得出的，由于各臺(tái)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(duì)機(jī)組軸承標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。

2.2機(jī)組中心

嚴(yán)格來(lái)講，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、軸系連接的同心度和平直度。關(guān)于軸承標(biāo)高對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響，前面已經(jīng)講到。現(xiàn)重點(diǎn)介紹其它的兩個(gè)方面：

如果轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度偏差過(guò)大，則可能會(huì)引起汽流激振、電磁激振和動(dòng)靜碰磨。若發(fā)生碰磨，則會(huì)使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定普通強(qiáng)迫振動(dòng)。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(duì)稱時(shí)，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(huì)使軸系不同心和不平直。當(dāng)轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，軸系同心度和平直度會(huì)直接產(chǎn)生振動(dòng)的激振力，引起機(jī)組的振動(dòng)。

2.3動(dòng)靜間隙

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸和汽、軸封之間以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子之間都存在間隙。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸之間的間隙過(guò)大時(shí)，汽輪機(jī)內(nèi)效率會(huì)降低；當(dāng)汽輪機(jī)與軸封之間的間隙過(guò)大時(shí)可能會(huì)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(guò)大時(shí)同樣會(huì)影響發(fā)電機(jī)的效率。但是，它們之間的間隙又不能過(guò)小，否則將引起動(dòng)靜碰磨，會(huì)使機(jī)組的振動(dòng)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。

2.4滑銷系統(tǒng)

不論是汽輪機(jī)還是發(fā)電機(jī)，當(dāng)機(jī)組帶負(fù)荷受熱后都要產(chǎn)生膨脹，但是不能讓其自由膨脹，滑銷系統(tǒng)就是用于引導(dǎo)機(jī)組膨脹的。當(dāng)由于某種原因使滑銷系統(tǒng)卡澀時(shí)，機(jī)組的膨脹就會(huì)受到限制，當(dāng)機(jī)組的膨脹受到限制時(shí)就會(huì)引起機(jī)組較大的振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)以至于不能開(kāi)機(jī)或者引起動(dòng)靜碰磨，從而造成更大的破壞。由于膨脹受到限制而無(wú)法開(kāi)機(jī)的現(xiàn)象在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常出現(xiàn)，因此在檢修和安裝期間應(yīng)該對(duì)此引起高度重視。

2.5轉(zhuǎn)子結(jié)垢

機(jī)組在大修期間，一般都要對(duì)汽輪機(jī)葉片上的結(jié)垢進(jìn)行清理，在進(jìn)行除垢時(shí)應(yīng)該保證除垢方法的正確性，同時(shí)要注意對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)子都要進(jìn)行除垢，否則可能會(huì)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生新的質(zhì)量不平衡，這種現(xiàn)象曾經(jīng)在有的電廠發(fā)生過(guò)。

2.6軸承自身特性

軸承自身特性對(duì)機(jī)組振動(dòng)的也會(huì)產(chǎn)生影響，主要包括軸瓦的緊力、頂隙和連接剛度等幾個(gè)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(dòng)超標(biāo)。軸承的連接情況主要對(duì)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(dòng)較大，所以必須將軸承各連接螺栓擰緊。在現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)由于連接螺栓未擰緊而引起振動(dòng)的現(xiàn)象。

3運(yùn)行方面

如果在機(jī)組設(shè)計(jì)制造、安裝和檢修期間各方面都能保證質(zhì)量，那機(jī)組就不會(huì)發(fā)生振動(dòng)大而影響運(yùn)行了嗎？答案是否定的，機(jī)組的振動(dòng)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。

3.1機(jī)組膨脹

前面已經(jīng)講到，機(jī)組的滑銷系統(tǒng)對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響情況，而機(jī)組的膨脹是受其滑銷系統(tǒng)制約的。當(dāng)滑銷系統(tǒng)本身不存在問(wèn)題時(shí)，如果運(yùn)行人員操作不當(dāng)，機(jī)組也會(huì)出現(xiàn)膨脹不暢的問(wèn)題。最明顯的例子是在開(kāi)機(jī)過(guò)程中，當(dāng)機(jī)組的暖機(jī)時(shí)間不夠或者升速加負(fù)荷過(guò)快，則機(jī)組各部分的膨脹就不一樣，這樣一方面會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，減少機(jī)組的壽命；另一方面就會(huì)引起過(guò)大的膨脹差，從而影響機(jī)組的開(kāi)機(jī)過(guò)程。當(dāng)機(jī)組的膨脹不充分時(shí)，極易引起機(jī)組的動(dòng)靜碰磨而產(chǎn)生振動(dòng)。

3.2軸封進(jìn)汽溫度

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(huì)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)產(chǎn)生一定的影響。軸封進(jìn)汽溫度對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響主要表現(xiàn)為進(jìn)汽溫度對(duì)軸承座標(biāo)高的影響和溫度對(duì)端部汽封處動(dòng)靜間隙的影響，這兩方面對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響機(jī)理在前面已經(jīng)述及。

3.3機(jī)組真空和排汽缸溫度

機(jī)組真空和排汽缸溫度總是相輔相成的，其中一個(gè)因素的變化必然引起另一個(gè)因素的改變。對(duì)于軸承座坐落在排汽缸上的機(jī)組來(lái)說(shuō)，排汽缸溫度的變化主要表現(xiàn)在對(duì)軸承座標(biāo)高的影響上，所以會(huì)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)產(chǎn)生影響。

3.4潤(rùn)滑油溫

軸頸在軸瓦內(nèi)的穩(wěn)定性如何決定了機(jī)組誘發(fā)振動(dòng)的可能性有多大，當(dāng)穩(wěn)定性太差時(shí)，外界因素的變化很容易引起機(jī)組振動(dòng)的產(chǎn)生。而潤(rùn)滑油在軸瓦內(nèi)形成的油膜如何又是影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的一個(gè)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(gè)重要因素就是潤(rùn)滑油油溫，潤(rùn)滑油油溫應(yīng)該在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，過(guò)高過(guò)低都對(duì)油膜的形成不利。

3.5 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流

當(dāng)電流通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，這部分熱量就要會(huì)使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生膨脹，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子本身存在一定量的質(zhì)量不平衡時(shí)，由于膨脹會(huì)使該不平衡量產(chǎn)生的力矩發(fā)生改變，從而引起機(jī)組的振動(dòng)變化；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子自身存在膨脹不均時(shí)，即使冷態(tài)情況下質(zhì)量平衡較好，也會(huì)由于膨脹的不均勻性產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的質(zhì)量不平衡，而這一質(zhì)量不平衡在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子恢復(fù)到冷態(tài)時(shí)也會(huì)隨之消失。

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