汽轮机安装中振动原因与预防对策探讨

汽轮机安装中振动原因与预防对策探讨

解富武

中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司 山东济南 250102

　摘要：汽轮发电机组是电厂系统中重要的设备。汽轮机的稳定运行直接关系到电力负荷情况，电力系统的稳定运行，对整个城市的经济发展都会产生直接影响。因此，电力企业为了维持电力系统的稳定运行，提出对汽轮机的养护，在此过程中电力企业也会提升自己在本行业的竞争力度。
　　关键词：汽轮机;振动监测;故障原因;故障排除措施
　　汽轮发电机组在运行过程中不可避免存在或大或小的振动，振动在正常范围内对机组的组件不会产生破坏作用，但如果振动超过一定的临界值后，将对机组设备造成极大的危害。本文主要对汽轮发电机组振动的危害及振动产生的原因进行简要介绍。
　　1汽轮机的概述
　　汽轮机是一种将蒸汽能量转换为机械功能的旋转式动力器械，其主要作用于发电机的远动机，也可以驱使各种泵、风机、压缩机等。世界上第一台汽轮机是瑞典工程师瓦尔于1882年设计制造，相对西方国家，我国汽轮机的发展起步较晚，于1955年在上海生产出我国第一台汽轮机。随着社会的发展，汽轮机的应用逐渐增多，尤其是电力企业在我国大力发展之后，大量的汽轮机被应用于现代核电站之中，汽轮机在我国应用的增加，人们对汽轮机的质量问题提出越来越高的要求。

2汽轮机安装中振动的危害分析
2.1轴系中心不正
　　轴系中心不正的主要原因是联轴器不同心、轴承不对中。轴系中心不正引起汽轮机异常振动的特点是振动频率与转速频率相同，特殊情况下含有转速频率的2倍成分，且与机组工况无关。在机组检修或安装时应严格按照厂家要求完成轴系联轴器中心调整，以避免轴系中心不正引起的汽轮机振动。
　2.2转子制造问题
　　在汽轮机转子制造中，由于涉及结构多，在装配和零件生产中的各种误差会逐渐累加，最终造成转子质量分布不均，当汽轮机投入运行时，这种不均匀的质量分配会导致转子发生震动，通常情况下，在转子未经过加热时，这种现象体现不明显。但是当转子被加热后，这些不均匀的部位会发生不同程度的变形，转子转动中会产生大幅震动，这些震动也会对轴承造成影响，会使转子的稳定性变差，加剧汽轮机轴瓦震动，形成恶性循环。
　2.3转子弯曲
　　转子弯曲分永久性弯曲和弹性热弯曲。由转子永久性弯曲造成的汽轮机异常振动特征与转子质量不平衡相似。由热不稳定性引起的转子弹性热弯曲造成汽轮机异常振动特征主要表现为振幅与负荷成正比，振幅变化滞后于负荷变化，滞后时间取决于转子结构、质量及蒸汽参数。转子受热不均造成的弹性热弯曲，可通过延长盘车时间，待转子温度分布均匀后消除;如果转子是永久性弯曲，则只能进行直轴处理。

　3汽轮机振动故障原因
　　3.1转子质量不平衡
　　汽轮机振动故障存在多种原因，其中最为常见的为转子质量不平衡。转子质量不平衡在汽轮机振动故障中占得比例高达80%，剩下的20%也不能认为完全与转子质量不平衡没有关系。分析转子质量不平衡的原因可以总结为以下几个方面：①材料的不均匀;②制造、设计和安装过程出现偏差;③使用过程中没有对转子进行定期养护导致材料受损。转子质量不平衡会使转子的惯性主轴与旋转轴线出现一定程度偏离，在这种情况下转动转子，离心力显然难以维持平衡，必然会出产振动的现象，从而使汽轮机发生故障。
　　3.2转子热弯曲故障
　　当汽轮机运行时，转子将会因为受热而出现弯曲状态，进而影响转子的平衡。热弯曲是汽轮机机组较为常见的震动故障，而引起转子产生热弯曲的原因也有很多，在汽轮发电机之中，较为常见的热弯曲故障有以下两种：汽轮机转子热弯曲、发电机转子热弯曲。汽轮机转子热弯曲的原因多是因为转子材质的不均匀、冷却系统故障等因素引起的;而发电机转子热弯曲故障却多是由转轴内应力过大、各零件间连接的不均匀等引起。
　　3.3液压设备故障
　　液压设备故障往往是受到汽轮机振动故障影响，当汽轮机出现振动时，液压设备可能会因此而出现渗漏现象，出现渗漏现象后又会反过来影响汽轮机加重振动故障。此外，液压设备的材质也可能对其使用情况造成影响，材质不均匀或者铸造过程带来的不易发现的隐患，都可能会导致液压设备渗漏。液压设备需要维持长期的运行，长期运行可能会使其处于超负荷状态，导致液压设备的外壳出现裂痕或缺口，从而出现渗漏现象，从而对汽轮机造成影响出现振动故障。
　　4汽轮机振动原因与预防对策研究
　　4.1機组膨胀与温度改进措施
　　机组膨胀由多种原因引起，从形成原因角度可分为滑销系统故障和温度控制不合格，所以要避免发生机组膨胀，可以从这几方面考虑，要对滑销系统进行定期检查，并在发现问题时及时修复和进行设施更换。而温度改进需要从多方面人手，在汽轮机组运行前进行均匀预热，并要对缸体进行保温。
　　4.2科学安装轴承
　　为了防止汽轮机油膜发生振荡，则要注意汽轮机转子轴承的选配，一般选择可倾瓦式，这样能够提升汽轮机稳定性。可倾瓦式轴承具有自由摇摆功能，一方面有效地吸收了振动，另一方面也提升了轴承自身的柔度、韧性，提升其抗震性。实际的轴承安装过程中，应该重点关注发挥支持功效的轴瓦和轴承盖二者间的紧力，确保其达到设计图的规定，当发现紧力较大，则将导致轴承盖变形，相反，轴承若为球形，则将影响其调位的灵活性，相反，假设所设紧力达不到规定标准，则将造成轴承振动，而且其自身所承担的连接经历也将影响刚度，刚度不合格则将出现更大的振动，对此则要反复检查用来链接轴承的螺栓，要多次拧紧，防止由于松动造成的振动。轴承垫块是一个关键部件，转子旋转中，如果发生任何不平衡现象则将出现离心力，需要垫块承受，也要承受来自于自身的体重，基于轴承垫块特殊性，就要尽量让其均匀承重，垫块的接触面一般需要达到其自身的70%，而且要均匀布设接触点，这样才能控制接触不均匀所导致的轴承振动问题。

　　4.3发电机电流与调门控制方式
　　汽轮机轴瓦振动时发电机的电流会对振动造成一定的影响，主要产生在发电机侧面的轴瓦上，这种振动从汽轮机一开始运行就存在，不是暂时性的，也不是突发的，所以根据实际情况可以排除这种隐患。汽轮机操作人员可以对汽轮机调门进行控制方式的调整，如果调整后发现问题依然存在，这个时候可以用手持式振动仪器对汽轮机轴瓦振动进行测试，各个部位各个方向的振动情况都需要进行参数调查，将汽轮机轴瓦振动参数数值进行调整，随后就会发现汽轮机轴瓦就地振动影响不大，并且沿着垂直和水平的方向开始测试，当汽轮机轴承的温度处于一定范围内的时候，就能判断出来这也许是测点的问题，这个时候操作人员可以与热控人员取得联系，着手修理即可。
　　4.4活动部件和叶片的安装
　　科学安装活动部件，由于叶片在气缸中，一些活动性部件由于受到气流的冲击，叶片则可能发生破坏、受损等问题，从而导致汽轮机组的振动，当活动部件安装于发电机中时，也可能导致发电机的短路，从而影响机组的安全、稳定。当发现叶片存在断裂问题，则将影响转子的质量分布，也会较大程度地加剧机组振动，导致振动相位发生变化。所以，实际的转子检查过程中，必须深入、细致地检查，重点检查不同叶片的外形，特别是柳钉有无松动、是否出现裂痕等，发现局部故障时则要及时更换、更新。
　5结束语
　　总而言之，经过全方面的研究和探析，得知影响汽轮机轴承振动的几个原因，通过有效的排除法进行排除，最终得到了有效的处理，实现了企业的安全稳定生产，解决了故障的存在，实现经济效益的增长。
　　参考文献：
　[1]蔣国华.汽轮机振动的原因分析及处理[D].华东理工大学，2017.
　　[2]席伟明.汽轮机振动分析与诊断技术[J].现代制造技术与装备，2016（03）：117-119.
　　[3]张士杰，王冬.汽轮机振动故障的原因及处理[J].城市建设理论研究，2014（13）.