關(guān)于汽輪發(fā)電機異常振動的問題分析

黃帥

(哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司,黑龍江哈爾濱 150040)

關(guān)于汽輪發(fā)電機異常振動的問題分析

黃帥

(哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司,黑龍江哈爾濱 150040)

發(fā)電機解決了人類所用的電力來源和產(chǎn)生的問題,因此,應(yīng)該更加重視發(fā)電機的發(fā)明和改進以及發(fā)電機所出現(xiàn)的問題,這里以汽輪發(fā)電機為代表,詳細地介紹了汽輪發(fā)電機的基本構(gòu)造和所出現(xiàn)的問題,尤其是振動異常所引發(fā)的一連串問題。

汽輪發(fā)電機 振動 異常

發(fā)電機的歷史非常悠久,它是在十九世紀早期由著名的物理學(xué)家法拉第發(fā)明而成,從而使人類進入了文明時代。而根據(jù)不同的方式使發(fā)電機發(fā)電的原因也就導(dǎo)致了發(fā)電機的多種多樣,其中,利用蒸汽將機械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機叫做汽輪發(fā)電機。汽輪發(fā)電機自然也是由機械能轉(zhuǎn)化為電能,因此振動對發(fā)電機的影響力顯得尤為重要。下面將具體介紹發(fā)電機振動異常的問題。

1 汽輪發(fā)電機出現(xiàn)的問題

1.1 由于離心力產(chǎn)生的振動異常

汽輪發(fā)電機主要的組成部分是軸承、端蓋、定子、轉(zhuǎn)子。一個物體如果做勻速圓周運動,那么它就會有一定的切向加速度和法向加速度,切向加速度是改變物體運動的速率,而法向加速度是改變物體的運動方向。轉(zhuǎn)子就是做圓周運動的,所以它也不例外。但是當(dāng)物體本身受到的力小于向心力的時候,物體就會做離心運動。然而對于轉(zhuǎn)子,由于為了使做有用功的功率更大,需要保持高速的旋轉(zhuǎn),但是高速的旋傳會導(dǎo)致一定的壞處,就是轉(zhuǎn)速過快會使受到靜摩擦力變成動摩擦力后會小于受到的向心力從而做離心運動。但是,為了使轉(zhuǎn)子受到的合外力與離心力平衡,與轉(zhuǎn)子連接的軸承就會給運動面一個力,轉(zhuǎn)速越大,軸承給予轉(zhuǎn)子的力就會越大,使軸承受到的力就越大,從而使汽輪發(fā)電機的振動異常,這就是離心力引發(fā)的汽輪發(fā)電機的異常振動。

1.2 由于轉(zhuǎn)子本身導(dǎo)致的振動異常

轉(zhuǎn)子是所組成汽輪發(fā)電機中最主要的部件,一個轉(zhuǎn)子的好壞直接影響汽輪發(fā)電機的品質(zhì)。比如轉(zhuǎn)子的粗糙、損壞、或者質(zhì)量分布不均,這些都是影響轉(zhuǎn)子以及汽輪發(fā)電機的重要因素。其中最主要的就是轉(zhuǎn)子本身的質(zhì)量分布不均勻的問題。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),就必須所受到的空氣阻力要小才能更好地增大效率,如果它的質(zhì)量分布不均就會由于受到過多的外力而是振幅增大,出現(xiàn)汽輪發(fā)電機的振動異常的問題。轉(zhuǎn)子具有慣性,過大的不平衡力會使轉(zhuǎn)子、軸承等一些部件出現(xiàn)大幅度振動的情況,從而使支承所受的壓力過大,導(dǎo)致支承被破壞,造成支承斷裂的情況。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡也是多種情況造成的,原始質(zhì)量本身制造的不平衡:這種不平衡會在一定的轉(zhuǎn)速下并且保持不變；因使用時間過長導(dǎo)致轉(zhuǎn)動部件飛脫或者松動:比如葉片、圍帶、平衡質(zhì)量塊等飛脫,護環(huán)、對輪、轉(zhuǎn)子線圈等部件的松動,所以振動的振幅會迅速地增大導(dǎo)致振動異常；轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致表面溫度過高從而在熱應(yīng)力的作用力下不在恢復(fù)原來的形狀產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子熱彎曲,葉片或者葉輪不均勻地腐蝕,具體表現(xiàn)比如振動突然增大,軸瓦和回油的溫度驟然升高。

1.3 由于汽輪機膨脹產(chǎn)生的振動異常

對于汽輪發(fā)電機出現(xiàn)的異常振動,汽輪機的膨脹因素更是非常重要的原因。膨脹自然導(dǎo)致各部分軸承之間的位置發(fā)生改變,從而影響到轉(zhuǎn)子,進而發(fā)生振動異常的情況。如果是底座膨脹,還會導(dǎo)致支撐力不足,從而使汽輪發(fā)電機產(chǎn)生振動異常。產(chǎn)生膨脹的原因都有哪些呢？比如,在啟動汽輪發(fā)電機的時候,蒸汽進入時的壓力、溫度等一系列參數(shù)過高,導(dǎo)致汽輪機膨脹；軸承磨損程度過大,使軸承偏離；暖機的時間過短,或者升溫的速度過快會導(dǎo)致汽輪機的膨脹；雙層缸中進入了冷氣亦或是冷水,會導(dǎo)致機器驟然膨脹；對于有多個轉(zhuǎn)子的機器,每個轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的不同不僅會相互產(chǎn)生一定的影響,而且相鄰轉(zhuǎn)子之間的脹差會使汽輪機膨脹。

1.4 由于發(fā)電機原理而產(chǎn)生的振動異常

法拉第發(fā)明發(fā)電機是在他發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律的基礎(chǔ)上發(fā)明的一種可以產(chǎn)生電的機器。因此,發(fā)電機的發(fā)電原理就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。所以,電磁力的干擾也就會使汽輪發(fā)電機產(chǎn)生振動異常的問題。產(chǎn)生電磁力的原因很多,比如由于電極轉(zhuǎn)子繞阻的通風(fēng)口處有金屬的雜物,或者是轉(zhuǎn)子的集電環(huán)的地方不能很好地絕緣,發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生接地的問題,主要就是因為發(fā)電機碳刷處產(chǎn)生火花以及碳刷的破損等一系列現(xiàn)象。電磁力干擾還有一個問題,就是由于連接的電網(wǎng)的運行的頻率波動等一系列因素,引起汽輪發(fā)電機的振動異常。

2 處理異常振動的方法

2.1 對于離心力的處理

相對于離心力導(dǎo)致的振動異常,汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子在安裝時要保持安裝的每一個葉片都保持平衡,要進行平衡試驗,之后再對轉(zhuǎn)子進行低速和高速的平衡試驗,動平衡試驗要在規(guī)定的轉(zhuǎn)速下完成,否則也會導(dǎo)致離心力的產(chǎn)生,值得注意的是機械加工的精確度,提高汽輪發(fā)電機的品質(zhì),保證轉(zhuǎn)子的不平衡率降低。

2.2 對于轉(zhuǎn)子本身的處理

對于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引發(fā)的異常振動,首先就是轉(zhuǎn)子的品質(zhì),注重廠家的選擇,購買有一定知名度品牌的轉(zhuǎn)子,并且要注意與汽輪發(fā)電機相匹配,提高汽輪機、發(fā)電機制造廠加工精度和裝配精度,進行高速平衡,保證裝配質(zhì)量,從而減小原始質(zhì)量造成的異常振動,要減小因轉(zhuǎn)動部件飛脫和松動引起的異常振動,使機器在額定的轉(zhuǎn)速之下運行,否則就會出現(xiàn)上述問題。因此,在設(shè)計制造的時候多加注意。而對于熱彎曲造成的質(zhì)量分布不均導(dǎo)致的異常振動,在制造廠中應(yīng)進行一道工序:熱跑。讓轉(zhuǎn)子在熱處理爐中緩慢地轉(zhuǎn)動幾天,來減少制造轉(zhuǎn)子時殘留的熱應(yīng)力。

2.3 對于汽輪機膨脹的處理

當(dāng)機器在冷態(tài)啟動時遇到膨脹時,應(yīng)適當(dāng)延長暖機的時間,從而保證汽輪機組各個部分都充分膨脹,以防止發(fā)生動摩擦和靜摩擦,需要注意的是,在輸入蒸汽的時候,要懂得控制蒸汽的溫度,考慮到蒸汽對汽輪機所產(chǎn)生的壓力、流量等一系列的參數(shù),定期檢查軸承或者滑銷系統(tǒng)等部件,確保每個部件都能很好地運行,注意雙層缸的封閉良好,以防止進入冷氣或者冷水,進水的時候控制速度,水的沖擊也會產(chǎn)生影響,而且加熱水的裝置加熱適宜,溫度不宜過大,否則,溫度過高,也會導(dǎo)致汽輪機的膨脹,從而間接導(dǎo)致振動異常。

2.4 對于發(fā)電機原理產(chǎn)生的處理

要想減小汽輪發(fā)電機的原理所導(dǎo)致的異常振動,就應(yīng)杜絕電磁力對汽輪發(fā)電機的干擾導(dǎo)致的異常振動。注意轉(zhuǎn)子繞組的通風(fēng)口處保持干凈,不能帶有可以導(dǎo)電的雜物,比如金屬、石墨等。并且注意轉(zhuǎn)子集電環(huán)的地方涂上絕緣漆或者纏住絕緣膠皮,防止導(dǎo)電使汽輪發(fā)電機振動異常?？刂坪眠B接的電網(wǎng)運行的頻率波動,防止產(chǎn)生電磁力的干擾。

3 結(jié)語

隨著工業(yè)發(fā)展我國經(jīng)濟的作用越來越大,應(yīng)該重視一些大型機械的制造與它們所出現(xiàn)的問題以及解決辦法 。而汽輪發(fā)電機在人們的生活中起著巨大的作用,研究者和操作人員都應(yīng)努力學(xué)習(xí)和解決汽輪發(fā)電機所出現(xiàn)的問題。只有深刻認識到發(fā)電機所出現(xiàn)的問題,才能更好地發(fā)揮發(fā)電機的作用。

[1]陳學(xué)杰,楊薛亮.汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子工頻振動的原因分析與診斷[J].電力設(shè)備,2013:67-70.

[2]黃文虎.設(shè)備故障診斷原理、技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2012.