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汽輪發(fā)電機組振動的主影響因素論文
摘要：設(shè)計制造、安裝、檢修和運行幾個方面都可能引起汽輪發(fā)電機組的振動，并簡單介紹了其振動機理。
關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機組；振動；影響因素
前言
汽輪發(fā)電機組振動的大小直接關(guān)系到機組能否安全運行，而對于發(fā)電廠來說安全就是最大的經(jīng)濟效益。引起機組振動過大或者不正常的原因有很多，既有設(shè)計制造方面的原因，也有運行方面的原因，還有安裝和檢修等方面的原因，下面就這幾個影響因素分別介紹。
1設(shè)計制造方面
汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子是一個高速旋轉(zhuǎn)機械，如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心不重合則會因為轉(zhuǎn)子的不平衡而產(chǎn)生一個離心力，這個離心力對軸承產(chǎn)生一個激振力使之引起機組振動，如果這個離心力過大，則機組的振動就會異常。所以，汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子在裝配時每裝配一級葉片都應(yīng)該對該級葉片進(jìn)行動平衡試驗，整個轉(zhuǎn)子裝配完成后在出廠之前還應(yīng)該對整個轉(zhuǎn)子進(jìn)行低速和高速動平衡，以確保轉(zhuǎn)子的不平衡量在一個合格的范圍內(nèi)。
在制造廠家，轉(zhuǎn)子不平衡量較大的原因主要由是機械加工精度不夠和裝配質(zhì)量較差引起，所以必須提高加工精度，同時保證裝配質(zhì)量，從而才能保證轉(zhuǎn)子的原始不平衡量不致于太大。另外，如果機組的設(shè)計不當(dāng)也會引起機組的振動。例如，在設(shè)計階段軸承的選用是非常重要的，如果軸承選取不當(dāng)，則會因為軸承穩(wěn)定性太差而轉(zhuǎn)子極小的不平衡量也可能引起機組較大的振動，或者油膜形成不好而極易誘發(fā)油膜振動。
2安裝和檢修方面
安裝和檢修對機組振動的影響非常大，根據(jù)對現(xiàn)場機組振動的經(jīng)驗，現(xiàn)場很多機組的振動過大都是由于安裝和檢修不當(dāng)引起的，或者說機組的振動很多時候都是可以通過安裝或檢修來解決的。針對現(xiàn)場情況，下面重點介紹對機組振動有明顯影響的幾個方面。
2．1軸承標(biāo)高
不管是汽輪機還是發(fā)電機轉(zhuǎn)子，其兩端都是由軸承支撐的，如果兩端的軸承標(biāo)高不在一個合理的范圍內(nèi)，則兩端軸承的負(fù)荷分配就不合理。因此在機組大修或者安裝期間，應(yīng)該根據(jù)制造廠家的建議，再結(jié)合各廠的實際情況對機組軸承標(biāo)高進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)整。因為制造廠家提供的數(shù)據(jù)是根據(jù)機組冷態(tài)時的情況再綜合一般機組受熱后膨脹的情況得出的，由于各臺機組的實際情況不盡相同，因此受熱后的膨脹也不完全一樣，所以必須結(jié)合各廠的實際情況對機組軸承標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。
2．2機組中心
機組中心應(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。如果轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度偏差過大，則可能會引起汽流激振、電磁激振和動靜碰磨。若碰磨發(fā)生在轉(zhuǎn)軸處，則會使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定普通強迫振動。
2．3滑銷系統(tǒng)
不論是汽輪機還是發(fā)電機，當(dāng)機組帶負(fù)荷受熱后都要產(chǎn)生膨脹，而又不能讓其自由膨脹，滑銷系統(tǒng)就是用于引導(dǎo)機組膨脹的。當(dāng)滑銷系統(tǒng)卡澀時，機組的膨脹就會受到限制，當(dāng)機組的膨脹受到限制時就會引起機組較大的振動，嚴(yán)重時以至于不能開機或者引起動靜碰磨，從而造成更大的破壞。
2．4動靜間隙
汽輪機轉(zhuǎn)子與汽缸和軸封之間以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間都存在間隙。當(dāng)汽輪機轉(zhuǎn)子與汽缸之間的間隙過大時，汽輪機內(nèi)效率會降低；當(dāng)汽輪機與軸封之間的間隙過大時可能引起蒸汽外漏或者空氣內(nèi)漏，從而影響機組的效率和真空；當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙過大時同樣會影響發(fā)電機的效率。但是，它們之間的間隙又不能過小，否則將引起動靜碰磨，進(jìn)一步會使機組的振動變化，以至于機組的振動超標(biāo)。因此合理調(diào)整隔板汽封、端部汽封以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙是非常重要的。
2．5軸承自身特性
軸承自身特性對機組振動的影響主要包括軸瓦緊力、頂隙和連接剛度等幾個方面。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組振動超標(biāo)。軸承的連接情況主要對軸承剛度產(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較大，所以必須將軸承各連接螺栓擰緊，在現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)現(xiàn)由于連接螺栓未擰緊而引起振動的現(xiàn)象。
2．6轉(zhuǎn)子中心孔
現(xiàn)代汽輪機轉(zhuǎn)子大軸大都留有中心孔，在中心孔兩端用堵頭封堵，在檢修期間如果不慎讓異物（包括油、水等）進(jìn)入中心孔，在轉(zhuǎn)子裝復(fù)回原后開機，機組肯定會出現(xiàn)振動異常的現(xiàn)象。
2．7活動部件
檢修期間如果有活動部件進(jìn)入汽輪機，大修后開機活動部件可能在汽流的沖擊下撞傷甚至損壞汽輪機葉片，從而造成嚴(yán)重的事故，并引發(fā)機組振動；如果發(fā)電機內(nèi)存在活動部件，一方面可能一起發(fā)電機內(nèi)部短路，另一方面可能引起機組振動的不穩(wěn)定，這將會對機組振動的診斷帶來困難。
3運行方面
如果在機組設(shè)計制造、安裝和檢修期間各方面都做得比較完美，那機組就不會因為振動過大而影響運行了嗎？答案是否定的，機組的振動除了與上面的各方面因素有關(guān)外，還與機組的運行狀況存在很大的關(guān)系。
3．1機組膨脹
前面已經(jīng)講述機組滑銷系統(tǒng)對機組振動的影響情況，而機組的膨脹是受其滑銷系統(tǒng)制約的。當(dāng)滑銷系統(tǒng)本身不存在問題時，如果運行人員操作不當(dāng)，機組也會出現(xiàn)膨脹不暢的問題。
3．2潤滑油溫
油膜的形成除了與軸承烏金有關(guān)外，還有一個重要因素就是潤滑油油溫，潤滑油油溫應(yīng)該在一個合理的范圍內(nèi)，過高過低都對油膜的形成不利。
3．3軸封溫度
每一軸封的溫度都不一樣，在運行規(guī)程所允許的范圍內(nèi)調(diào)整軸封溫度會對機組的振動產(chǎn)生一定的影響。軸封溫度對機組振動的影響主要表現(xiàn)為溫度對軸承座標(biāo)高的影響和溫度對端部汽封處動靜間隙的影響.
3．4機組真空和排汽缸溫度
機組真空和排汽缸溫度總是相輔相成的，其中一個因素的變化必然引起另一個因素的改變。對于軸承座坐落在排汽缸上的機組來說，排汽缸溫度的變化主要表現(xiàn)在對軸承座標(biāo)高的影響上，所以會對機組的振動產(chǎn)生影響。
3．5斷葉片
當(dāng)汽輪機發(fā)生斷葉片時，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布明顯發(fā)生改變，因此機組的振動會發(fā)生明顯的變化，這種情況在現(xiàn)場有時可能不會被察覺，因為振動的變化既包括振動大小的變化也包括振動相位的變化，而現(xiàn)場大多數(shù)儀表只能監(jiān)視振動大小的變化。為了盡量避免斷葉片的現(xiàn)象發(fā)生，除了在設(shè)計制造和安裝檢修期間采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣肀ＷC外，運行中在增減機組負(fù)荷時應(yīng)盡量平穩(wěn)。
結(jié)束語
總之，對轉(zhuǎn)動機械來說，微小的振動是不可避免的，振動幅度不超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的屬正常振動。這里所說的振動，系指機組轉(zhuǎn)動中振幅比原有水平增大，特別是增大到超過允許標(biāo)準(zhǔn)的振動，也就是異常振動。任何一種異常振動都潛伏著設(shè)備損壞的危險。比如軸系質(zhì)量失去平衡（掉葉片、大軸彎曲、軸系中心變化、發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水路局部堵塞等）、動靜磨擦、膨脹受阻、軸承磨損或軸承座松動，以及電磁力不平衡等等都會表面在振動增大，甚至強烈振動。而強烈振又會導(dǎo)致機組其他零部件松動甚至損壞，加劇動靜部分摩擦，形成惡性循環(huán)，加劇設(shè)備損壞程度。因此，新安裝或檢修后的機組，必須經(jīng)過試運行，測試各軸承振動及各軸承處軸振在合格標(biāo)準(zhǔn)以下，方可將機組投入運行。振動超標(biāo)的則必須查找原因，采取措施將振動降到合格范圍內(nèi)，才能移交生產(chǎn)或投入正常運行。多年來，不少機組因振動大而拖延了投產(chǎn)期和檢修期。對生產(chǎn)運行來說，接收了振動符合標(biāo)準(zhǔn)的機組以后，還必須加強振動監(jiān)督，對振動監(jiān)測做到制度化、經(jīng)常化，必須在機組振動突然增大達(dá)到規(guī)程規(guī)定值時，及時果斷地將機組停運，防止擴大損壞，或?qū)φ駝与m然增大，但尚未達(dá)到規(guī)程規(guī)定緊急停機數(shù)值的異常及時對比分析，查找原因，并采取措施防止設(shè)備損壞事故的發(fā)生。
以上只是我個人的一些看法，不足之處，請指正。
參考資料：
�。�1）施維新.汽輪發(fā)電機組振動及事故.中國電力出版社，2008年
�。�2）《大型汽輪機原理》中國電力出版社，2005
�。�3）黃樹紅.發(fā)電設(shè)備狀態(tài)檢修與診斷方法.中國電力出版社，2008年
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