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汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的主影響因素論文
摘要：設(shè)計(jì)制造、安裝、檢修和運(yùn)行幾個(gè)方面都可能引起汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)，并簡(jiǎn)單介紹了其振動(dòng)機(jī)理。
關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)組；振動(dòng)；影響因素
前言
汽輪發(fā)電機(jī)組振動(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)安全就是最大的經(jīng)濟(jì)效益。引起機(jī)組振動(dòng)過(guò)大或者不正常的原因有很多，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)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)離心力對(duì)軸承產(chǎn)生一個(gè)激振力使之引起機(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)。
在制造廠家，轉(zhuǎn)子不平衡量較大的原因主要由是機(jī)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(shí)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(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)階段軸承的選用是非常重要的，如果軸承選取不當(dāng)，則會(huì)因?yàn)檩S承穩(wěn)定性太差而轉(zhuǎn)子極小的不平衡量也可能引起機(jī)組較大的振動(dòng)，或者油膜形成不好而極易誘發(fā)油膜振動(dòng)。
2安裝和檢修方面
安裝和檢修對(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)的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)很多機(jī)組的振動(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)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)方面。
2．1軸承標(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)高不在一個(gè)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(jī)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(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
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。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。若碰磨發(fā)生在轉(zhuǎn)軸處，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)。
2．3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，而又不能讓其自由膨脹，滑銷系統(tǒng)就是用于引導(dǎo)機(jī)組膨脹的。當(dāng)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)以至于不能開機(jī)或者引起動(dòng)靜碰磨，從而造成更大的破壞。
2．4動(dòng)靜間隙
汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸和軸封之間以及發(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，進(jìn)一步會(huì)使機(jī)組的振動(dòng)變化，以至于機(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。
2．5軸承自身特性
軸承自身特性對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響主要包括軸瓦緊力、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。
2．6轉(zhuǎn)子中心孔
現(xiàn)代汽輪機(jī)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(jī)，機(jī)組肯定會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)異常的現(xiàn)象。
2．7活動(dòng)部件
檢修期間如果有活動(dòng)部件進(jìn)入汽輪機(jī)，大修后開機(jī)活動(dòng)部件可能在汽流的沖擊下撞傷甚至損壞汽輪機(jī)葉片，從而造成嚴(yán)重的事故，并引發(fā)機(jī)組振動(dòng)；如果發(fā)電機(jī)內(nèi)存在活動(dòng)部件，一方面可能一起發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路，另一方面可能引起機(jī)組振動(dòng)的不穩(wěn)定，這將會(huì)對(duì)機(jī)組振動(dòng)的診斷帶來(lái)困難。
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做得比較完美，那機(jī)組就不會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)過(guò)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)講述機(jī)組滑銷系統(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。
3．2潤(rùn)滑油溫
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。
3．3軸封溫度
每一軸封的溫度都不一樣，在運(yùn)行規(guī)程所允許的范圍內(nèi)調(diào)整軸封溫度會(huì)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)產(chǎn)生一定的影響。軸封溫度對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響主要表現(xiàn)為溫度對(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.
3．4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。
3．5斷葉片
當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生斷葉片時(shí)，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布明顯發(fā)生改變，因此機(jī)組的振動(dòng)會(huì)發(fā)生明顯的變化，這種情況在現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)可能不會(huì)被察覺，因?yàn)檎駝?dòng)的變化既包括振動(dòng)大小的變化也包括振動(dòng)相位的變化，而現(xiàn)場(chǎng)大多數(shù)儀表只能監(jiān)視振動(dòng)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(jì)制造和安裝檢修期間采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)保證外，運(yùn)行中在增減機(jī)組負(fù)荷時(shí)應(yīng)盡量平穩(wěn)。
結(jié)束語(yǔ)
總之，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械來(lái)說(shuō)，微小的振動(dòng)是不可避免的，振動(dòng)幅度不超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的屬正常振動(dòng)。這里所說(shuō)的振動(dòng)，系指機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)中振幅比原有水平增大，特別是增大到超過(guò)允許標(biāo)準(zhǔn)的振動(dòng)，也就是異常振動(dòng)。任何一種異常振動(dòng)都潛伏著設(shè)備損壞的危險(xiǎn)。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(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水路局部堵塞等）、動(dòng)靜磨擦、膨脹受阻、軸承磨損或軸承座松動(dòng)，以及電磁力不平衡等等都會(huì)表面在振動(dòng)增大，甚至強(qiáng)烈振動(dòng)。而強(qiáng)烈振又會(huì)導(dǎo)致機(jī)組其他零部件松動(dòng)甚至損壞，加劇動(dòng)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(jī)組，必須經(jīng)過(guò)試運(yùn)行，測(cè)試各軸承振動(dòng)及各軸承處軸振在合格標(biāo)準(zhǔn)以下，方可將機(jī)組投入運(yùn)行。振動(dòng)超標(biāo)的則必須查找原因，采取措施將振動(dòng)降到合格范圍內(nèi)，才能移交生產(chǎn)或投入正常運(yùn)行。多年來(lái)，不少機(jī)組因振動(dòng)大而拖延了投產(chǎn)期和檢修期。對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行來(lái)說(shuō)，接收了振動(dòng)符合標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)組以后，還必須加強(qiáng)振動(dòng)監(jiān)督，對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)做到制度化、經(jīng)�；�，必須在機(jī)組振動(dòng)突然增大達(dá)到規(guī)程規(guī)定值時(shí)，及時(shí)果斷地將機(jī)組停運(yùn)，防止擴(kuò)大損壞，或?qū)φ駝?dòng)雖然增大，但尚未達(dá)到規(guī)程規(guī)定緊急停機(jī)數(shù)值的異常及時(shí)對(duì)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(gè)人的一些看法，不足之處，請(qǐng)指正。
參考資料：
�。�1）施維新.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)及事故.中國(guó)電力出版社，2008年
�。�2）《大型汽輪機(jī)原理》中國(guó)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(guó)電力出版社，2008年
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