汽輪機(jī)組安裝中振動(dòng)影響因素分析

謝巍

摘 ?要：汽輪機(jī)能夠?qū)⒄羝芰哭D(zhuǎn)化為機(jī)械能，其作為蒸汽動(dòng)力裝置中較為重要的組成部分，通常將其在實(shí)踐應(yīng)用中作為發(fā)電的原動(dòng)機(jī)，這也對(duì)其安全運(yùn)行提出了更高的要求。在汽輪機(jī)組安裝時(shí)，對(duì)技術(shù)性和專業(yè)性有較高的要求，而且在安裝操作過程中需要重視機(jī)組振動(dòng)問題，因此需要積極采取有效的措施來對(duì)安裝中的振動(dòng)問題進(jìn)行有效控制，以此來保證汽輪機(jī)組的安全使用，提高其運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);安裝;振動(dòng);原因;對(duì)策

中圖分類號(hào)：TK26 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）35-0094-02

Abstract： Steam turbine can convert steam energy into mechanical energy， which is an important part of steam power plant， and it is usually used as the prime mover of power generation in practice， which also puts forward higher requirements for its safe operation. In the installation of steam turbine units， there are high requirements for technology and professionalism， and attention should be paid to the vibration of steam turbines in the process of installation and operation， so it is necessary to take active and effective measures to effectively control the vibration problems in installation， in order to ensure the safe use of steam turbine unit and improve its operation efficiency.

Keywords： steam turbine; installation; vibration; cause; countermeasure

1 汽輪機(jī)工作原理及特點(diǎn)

在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，需要借助于蒸汽設(shè)備來擠壓蒸汽，并通過輪換的作用來進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過在汽輪機(jī)組內(nèi)進(jìn)行熱交換，以此來將蒸汽能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，提供了機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)使用。由于汽輪機(jī)帶離心壓縮機(jī)，因此通過打開閘門檢測(cè)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，并獲取到汽輪機(jī)帶離心壓縮機(jī)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，這在汽輪機(jī)組調(diào)節(jié)過程中具有非常重要的作用，有利于提高機(jī)組整體運(yùn)行效率，保證汽輪機(jī)穩(wěn)定的運(yùn)行。在實(shí)際汽輪機(jī)應(yīng)用過程中需要重視其配套設(shè)備。由于汽輪機(jī)主要構(gòu)成組件為輪轉(zhuǎn)部位和聯(lián)動(dòng)區(qū)域，在使用過程中汽輪機(jī)需要處于較高的溫度下，這也使汽輪機(jī)具有較高的精密度，并需要與加熱器設(shè)備結(jié)合，以此來構(gòu)成較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)部件。在實(shí)際應(yīng)用中汽輪機(jī)優(yōu)勢(shì)十分明顯，對(duì)于整體設(shè)備功耗和轉(zhuǎn)化單位面積熱能的提升都具有極為重要的意義。

2 汽輪機(jī)組安裝中振動(dòng)的原因

2.1 汽流激振

在汽輪機(jī)組安裝導(dǎo)致的振動(dòng)中，汽流激振是較為常見的現(xiàn)象，其呈現(xiàn)出突發(fā)性和振動(dòng)增大的特點(diǎn)。主要是在汽輪機(jī)組運(yùn)行過程中會(huì)有大量低頻分量產(chǎn)生，由此而導(dǎo)致汽流激振現(xiàn)象出現(xiàn)。在汽輪機(jī)運(yùn)行中，當(dāng)葉片受到不均衡氣體沖擊、外軸封不固定或是氣體流紊亂沖擊葉片末端等情況時(shí)，必然會(huì)導(dǎo)致汽流激振現(xiàn)象發(fā)生，從而引發(fā)汽輪機(jī)發(fā)生振動(dòng)。

2.2 轉(zhuǎn)子熱變形

當(dāng)汽輪機(jī)組在冷態(tài)下啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)后會(huì)開始定速帶負(fù)荷運(yùn)行一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)子溫度、蒸汽參數(shù)及倍頻振幅等發(fā)生變化時(shí)都會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱變形。轉(zhuǎn)子變形是由于轉(zhuǎn)子在持續(xù)受熱狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)彎曲，當(dāng)轉(zhuǎn)子變形嚴(yán)重時(shí)則會(huì)無(wú)法均衡轉(zhuǎn)動(dòng)，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。

2.3 滑銷系統(tǒng)故障

在汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行過程中，由于會(huì)有大量的熱量產(chǎn)生，這些熱量極易造成汽輪機(jī)組內(nèi)部各部件出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象。針對(duì)于這種情況下，通常會(huì)設(shè)置滑銷系統(tǒng)來保證膨脹狀態(tài)下的零部件能夠正常工作。但當(dāng)汽輪機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中滑銷系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則受熱膨脹的零件無(wú)法正常運(yùn)輸，部分機(jī)構(gòu)傳遞也會(huì)卡澀，這必然會(huì)導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生振動(dòng)。

2.4 活動(dòng)部件進(jìn)入汽輪機(jī)

當(dāng)安裝過程中有活動(dòng)部件進(jìn)入到汽輪機(jī)中時(shí)，汽輪機(jī)組啟動(dòng)后，進(jìn)入其中的活動(dòng)部件在汽流沖擊作用下會(huì)對(duì)內(nèi)部構(gòu)件帶來不同程度的撞擊，由此而導(dǎo)致汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)。另外，不同部件之間存在摩擦或是潤(rùn)滑不足時(shí)，也會(huì)使汽輪機(jī)組出現(xiàn)不規(guī)則的振動(dòng)。

2.5 設(shè)計(jì)制造安裝不合格

汽輪機(jī)屬于較為精密的機(jī)械，在設(shè)計(jì)、制造過程中對(duì)于精度有較高的要求。一旦安裝過程中操作不規(guī)范，或是裝配工藝質(zhì)量不合格，汽輪機(jī)運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)子無(wú)法保持平衡的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行時(shí)間一長(zhǎng)，必然會(huì)導(dǎo)致這種狀況加劇，由此而引發(fā)振動(dòng)故障。

3 汽輪機(jī)組安裝中振動(dòng)的預(yù)防和處理

當(dāng)汽輪機(jī)組安裝中出現(xiàn)振動(dòng)故障時(shí)，其端部軸封易受到磨損，這必然會(huì)對(duì)設(shè)備整體氣密性帶來影響。當(dāng)有空氣進(jìn)入到低壓缸中時(shí)，真空高壓端部軸會(huì)有大量的氣體出現(xiàn)泄漏，機(jī)組局部會(huì)出現(xiàn)溫度過高及彎曲的情況，同時(shí)軸系的表層膜的潤(rùn)滑度也會(huì)隨之下降，導(dǎo)致磨損加劇，甚至軸瓦烏金會(huì)被溶斷。在振動(dòng)過程中，機(jī)組滑銷容易受損，從而影響熱膨脹效果，并引發(fā)一系列與其相關(guān)的故障。在實(shí)際汽輪機(jī)組安裝過程中，由于出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象的原因較為復(fù)雜，而且振動(dòng)所帶來的危害也較大，因此需要積極采取有效的措施加以預(yù)防和解決，保證汽輪機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.1 嚴(yán)格規(guī)范地腳螺栓、錨固板、基礎(chǔ)處理和臺(tái)板的安裝

汽輪機(jī)組運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速較高，會(huì)有較大的振動(dòng)產(chǎn)生，這也對(duì)安裝基礎(chǔ)和安裝的精度提出了嚴(yán)格的要求。在實(shí)際安全時(shí)，宜根據(jù)具體的圖紙來設(shè)計(jì)由可調(diào)式地腳螺栓及錨固板組成的支撐固定結(jié)構(gòu)，針對(duì)地腳螺栓和錨固板進(jìn)行精確定位，同時(shí)還要保證地腳螺栓和錨固板區(qū)域的基礎(chǔ)支撐剛度。在基礎(chǔ)處理時(shí)則要重視對(duì)基礎(chǔ)表面油污的處理及二次灌漿區(qū)域基礎(chǔ)的鏨毛。具體在臺(tái)板安裝之前，需要合理布置墊鐵，安裝時(shí)臺(tái)板要求與汽缸、軸承座接合面嚴(yán)密接觸，避免由于臺(tái)板安裝質(zhì)量不合格而產(chǎn)生振動(dòng)。另外，對(duì)于汽輪機(jī)基礎(chǔ)還要定期進(jìn)行沉降觀測(cè)，并通過對(duì)觀測(cè)點(diǎn)沉降數(shù)據(jù)的分析來對(duì)基座的相對(duì)沉降量進(jìn)行確定，從而為機(jī)組安裝提供重要的依據(jù)。

3.2 軸承座、軸承和轉(zhuǎn)子葉片的安裝

在軸承安裝時(shí)，需要嚴(yán)格控制軸瓦緊力、墊塊接觸、頂隙和連接剛度，保證具體的安裝質(zhì)量與施工要求相符。同時(shí)還要根據(jù)廠家建議，并與自身實(shí)際情況相結(jié)合，認(rèn)真調(diào)整軸承標(biāo)高。具體可以根據(jù)各軸承標(biāo)高情況，提前在墊鐵配制時(shí)預(yù)留相應(yīng)的預(yù)抬量，這樣便于調(diào)整，可以更好地滿足不同軸承負(fù)荷的要求。在具體安裝作業(yè)前，需要對(duì)推力瓦進(jìn)行認(rèn)真檢查，并在安裝時(shí)針對(duì)推力瓦間隔和接觸程度的檢測(cè)進(jìn)行記錄。

在具體安裝轉(zhuǎn)子葉片時(shí)，為了避免出現(xiàn)斷裂情況，需要提前做好轉(zhuǎn)子葉片檢查，針對(duì)于每一級(jí)葉片的外觀逐一進(jìn)行檢查，確保轉(zhuǎn)子葉片及復(fù)環(huán)沒有松動(dòng)和損傷的情況，同時(shí)鑲嵌平整，沒有凸出的部分。在安裝現(xiàn)場(chǎng)，還應(yīng)針對(duì)于葉片開展靜頻率試驗(yàn)，確保轉(zhuǎn)子葉片的質(zhì)量。

3.3 機(jī)組中心影響的控制

機(jī)組中心具體以轉(zhuǎn)子與汽缸或是靜子的同心度、支撐轉(zhuǎn)子各軸承的標(biāo)高、軸承連接的同心度和平直度等內(nèi)容為主。當(dāng)轉(zhuǎn)子與汽缸或是靜子同心度存在過大偏差時(shí)，易出現(xiàn)振動(dòng)故障及動(dòng)靜碰磨，一旦磨損部位在轉(zhuǎn)軸位置，則會(huì)造成轉(zhuǎn)子彎曲，導(dǎo)致振動(dòng)加劇。同時(shí)當(dāng)連接軸系不同心和不平直時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)出現(xiàn)預(yù)載荷，一旦其處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，則會(huì)產(chǎn)生激振力，引發(fā)機(jī)組振動(dòng)。因此針對(duì)于機(jī)組中心問題，在實(shí)際汽輪機(jī)組安裝作業(yè)時(shí)，不僅要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求，同時(shí)還要在廠家指導(dǎo)下，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相結(jié)合，針對(duì)于具體的影響因素進(jìn)行調(diào)整和處理。對(duì)于低壓轉(zhuǎn)子按照其設(shè)計(jì)要求來對(duì)其前后軸徑的揚(yáng)度進(jìn)行調(diào)整，以基準(zhǔn)的低壓轉(zhuǎn)子為基礎(chǔ)來進(jìn)行整條軸系的找正，然后再相對(duì)于轉(zhuǎn)子來對(duì)相關(guān)靜止部套、缸體等進(jìn)行調(diào)整。聯(lián)軸器則依據(jù)聯(lián)軸器中心偏差的測(cè)量結(jié)果來進(jìn)行調(diào)整。

3.4 滑銷系統(tǒng)、動(dòng)靜間隙及活動(dòng)部件的檢查和安裝

由于滑銷系統(tǒng)的作用是引導(dǎo)機(jī)組按預(yù)定方向自由膨脹，以此來保證汽輪機(jī)組動(dòng)、靜部分中心位置及各處間隙在膨脹時(shí)能夠滿足要求，確保運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此要根據(jù)圖紙及規(guī)范要求來檢查滑銷系統(tǒng)，并做好安裝操作。并在安裝現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)出廠要求來對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸和軸封之間、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙進(jìn)行調(diào)整，使其間隙在規(guī)定的范圍內(nèi)。另外，在汽輪機(jī)組安裝過程中，需要特別重視避免有活動(dòng)部件留存在汽缸內(nèi)部的情況，安裝完成后也需要嚴(yán)格檢查。

3.5 浮動(dòng)油擋安裝

汽輪機(jī)組通過加裝浮動(dòng)油擋可以增加密封效果。一旦浮動(dòng)油擋安裝不當(dāng)，則會(huì)引發(fā)振動(dòng)。在具體安裝浮動(dòng)油擋時(shí)，宜適當(dāng)放大徑向間隙，使徑向和軸向間隙保持合理。安裝前宜對(duì)油擋安裝位置進(jìn)行檢查，保證間距預(yù)留的合理性。并采取有效的固定方式來保證浮動(dòng)油擋安裝的牢固性，避免由于軸向定位部件安裝不當(dāng)而導(dǎo)致軸向偏斜情況發(fā)生。另外，浮動(dòng)油擋要采用外接潤(rùn)滑油的方法，以此來將浮動(dòng)環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間的干摩擦消除掉，降低其碰磨對(duì)軸系振動(dòng)的影響。

3.6 機(jī)組真空影響

由于機(jī)組真空與排汽缸溫度之間相輔相成，一個(gè)因素變化則會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)因素發(fā)生改變，一旦處理不合理，必然會(huì)引發(fā)振動(dòng)。這就需要重視涉及到真實(shí)方面的安裝作業(yè)。在具體安裝作業(yè)過程中，需要仔細(xì)檢查系統(tǒng)真空情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并加以處理。并根據(jù)按照廠家要求提前考慮機(jī)組抽真空及運(yùn)行時(shí)的不利因素。在具體安裝軸承座時(shí)，要考慮好軸承標(biāo)高的預(yù)留量，合理調(diào)整軸承的標(biāo)高。

3.7 解決安裝時(shí)發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)中心不對(duì)稱的情況

汽輪機(jī)組安裝時(shí)當(dāng)發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)在軸向磁場(chǎng)中心和圓周方面磁場(chǎng)中心出現(xiàn)不對(duì)稱時(shí)，則會(huì)引發(fā)振動(dòng)問題發(fā)生。因此在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，在沒有特殊情況下宜現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量發(fā)電機(jī)的空氣間隙和磁力中心，由于結(jié)構(gòu)原因無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，對(duì)于發(fā)電機(jī)空氣間隙安裝過程中沒有變動(dòng)過出廠裝配位置的情況可以不再進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于結(jié)構(gòu)原因無(wú)法按照常規(guī)方法測(cè)量磁力中心時(shí)，宜在穿轉(zhuǎn)子前做好定子、轉(zhuǎn)子軸向相對(duì)位置的外引值的方法，以此來對(duì)磁力中心進(jìn)行確定。在解決軸向磁場(chǎng)中心和空氣間隙問題時(shí)，宜根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，并在廠家指導(dǎo)下進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，確保軸向磁場(chǎng)中心和空氣間隙與要求相符。另外，安裝時(shí)還要做好轉(zhuǎn)子和定子的絕緣測(cè)試工作，以此來保證機(jī)組運(yùn)行的安全性。

4 結(jié)束語(yǔ)

在汽輪機(jī)組安裝時(shí)，振動(dòng)是較為常見的問題，在頻繁的振動(dòng)下必然會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的正常運(yùn)行帶來影響。因此需要重視汽輪機(jī)組安裝時(shí)的振動(dòng)問題，積極采取有效的措施加以預(yù)防和解決，提高汽輪機(jī)組運(yùn)行的效率，使其有效的發(fā)揮其實(shí)際效能。

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