汽輪發(fā)電機組振動原因分析

時間：2019-06-28作者：河北國源電氣股份有限公司瀏覽：120

　　摘 要：汽輪機組振動范圍的規(guī)定(單位：毫米)對設備的危害不大，因而是允許的。汽輪發(fā)電機組的振動是一個比較復雜的問題，我們只要能抓住矛盾的特殊性，即抓住振動時表現(xiàn)出來的不同特點，加以分析判斷，就有可能找出振動的內在原因并予以解決。
　　關鍵詞：汽輪發(fā) 振動
　　振動是指一種周期性的往復運動，處在高速旋轉下的汽輪發(fā)電機組，在正常運行中總是存在著不同程度和方向的振動。對于振動，我們希望它愈小愈好。
　　這里所講的振動，都是指對設備有危害，**出了允許范圍的振動。
　　汽輪發(fā)電機組振動過大時可能引起的危害和嚴重后果如下：
　　1)機組部件連接處松動，地腳螺絲松動、斷裂；
　　2)機座(臺板)二次澆灌體松動，基礎產生裂縫：
　　3)汽輪機葉片應力過高而疲勞折斷；
　　4)危機保安器發(fā)生誤動作；
　　5)通流部分的軸封裝置發(fā)生摩擦或磨損，嚴重時可能因此一起主軸的彎曲；
　　6)滑銷磨損，滑銷嚴重磨損時，還會影響機組的正常熱膨脹，從而進一步引起較嚴重的事故；
　　7)軸瓦烏金破裂，緊固螺釘松脫、斷裂；
　　8)發(fā)電機轉子護環(huán)松弛磨損，芯環(huán)破損，電氣絕緣磨破，一直造成接地或短路；
　　9)勵磁機整流子及其碳刷磨損加劇等；
　　從以上幾點可以看出，振動直接威脅著機組的安全運行。因此，在機組一旦出現(xiàn)振動時，就應及時找出引起振動的原因，并予以消除，決不允許在強烈振動的情況下讓機組繼續(xù)運行。
　　造成振動的原因很多，但是我們只要能抓住矛盾的特殊性，即抓住振動時表現(xiàn)出來的不同特點，加以分析判斷，就有可能找出振動的內在原因并予以解決。
　　1、勵磁電流試驗
　　試驗目的在于判斷振動是否由電氣方面的原因引起的，以及是由電氣方面的哪些原因引起的。
　　如加上勵磁電流后機組發(fā)生振動，斷開勵磁電流振動消失。則可肯定振動是有電氣方面的原因造成的，此時可繼續(xù)進行勵磁電流試驗。通過勵磁電流試驗得出如下兩種結果：
　　1)隨著勵磁電流的增加，振動數(shù)值跟著加大，此種情況表明，振動是由于磁場不平衡引起的。造成磁場不平衡的原因有：發(fā)電機轉子線圈短路：發(fā)電機轉子和靜子間空氣間隙不均勻等；
　　2)磁場電流增加時振動不立即增大，而是隨著磁場電流增加在一定的時間內成階梯狀的增大，在勵磁電流增大時尤為顯著。這表明振動和轉子在熱狀態(tài)下的質量不均衡有關。
　　2、轉速試驗
　　試驗目的在于判斷振動和轉子質量不平衡的關系，同時可找出轉子的臨界轉速和工作轉速接近的程度。
　　試驗一般在啟動(或停機)過程中進行。轉速每升高100-200r/min記錄振動值一次，試驗的較高轉速較好取為105％工作轉速，以便觀察振動變化的趨向。本試驗可在汽輪機與發(fā)電機斷開情況下進行，也可在連接情況下進行。
　　通過本試驗還應檢查臨界轉速和工作轉速是否過分接近。一般設計時應使二者相差30％左右，但由于運行期間拆去了一些零件或在轉子上加工等，就有可能十分精確而達到完全平衡，這樣工作轉速離臨界轉速過近，機組運行中必然要發(fā)生較大振動。
　　3、負荷試驗
　　試驗的目的在于判斷振動與機組中心、熱膨脹、轉子質量不平衡的關系，判斷傳遞力矩的部件(靠背輪、減速齒輪)是否有缺陷。
　　試驗可以升負荷方式進行，也可以降負荷方式進行，一般可分為零負荷、1/4負荷、1/2負荷、3/4負荷和滿載負荷五個等級。每一級附和測量振動兩次，即負荷剛改變后立即測量一次。負荷穩(wěn)定30min后再測量一次。做負荷試驗時，在測量振動的同時必須測量機組的熱膨脹情況。一般通過負荷試驗可得出如下三種結果：
　　1)振動隨負荷增加而見效(數(shù)值不大)。這表明振動的原因在于轉體質量的不平衡，此時可參照“轉速試驗”進行分析。
　　2)振動隨負荷增加而加大，且于熱膨脹無關(即每一級負荷的兩次所測振動值變化不大)。
　　這表明振動和旋轉力矩有關。其可能原因有：機組按靠背輪找中心時沒有找準；活動或半活動式靠背輪本身有缺陷，如牙齒嚙合不好或不均勻磨損等；
　　此種振動情況，一般在機組并列或接解列時振動值會有突變現(xiàn)象。
　　3)在負荷改變后的一段時間，振動隨時間的加長而加大(即在每一負荷下穩(wěn)定一定時間后所測得的振動值與**次所測得的振動值有較明顯的變化。這表明振動與汽輪機的熱狀態(tài)有關，其可能原因有：滑銷系統(tǒng)不良、基礎不均勻的下沉；主蒸汽管道布置不當，在熱膨脹時給汽缸施加了作用力；其它不正常的熱變形引起機組中心線發(fā)生變化等。
　　4、軸承潤滑油膜試驗
　　試驗目的在于判斷振動是否是因為油膜不穩(wěn)，油膜被破壞或軸瓦緊力不當所引起的。
　　試驗是在保證軸承潤滑油壓和油量的條件下通過改變油溫來進行的，油溫變動范圍一般是正常油溫的正負5℃，油溫每變化1℃測量振動一次，并在上、下限油溫時穩(wěn)定30min后各多測振動一次。
　　油溫試驗的結果，有兩種可能情況：
　　1)振動隨油溫升高而加大。這表明振動大多是由于軸瓦間隙太大所引起的。這種情況比較多見，因為運行中往往會由于烏金磨損，多次修刮而使軸瓦內徑加大，致使油膜不穩(wěn)；
　　2)振動隨油溫升高而減少。此時，振動大多是由于軸瓦間隙太小所引起的。
　　此外應注意，由于潤滑油溫只是通過改變油的粘度間接影響油膜建立的，所以振動是否是由于油膜不穩(wěn)或被破壞所造成，還應通過振動現(xiàn)象加以判斷。
　　軸承緊力不夠也會引起振動，此時振動值也很不穩(wěn)定，且在振動部位可聽見測到“咚東”的響聲。
　　除通過上述幾種試驗來尋找振動的原因外，尚可通過真空試驗或機組外部特性試驗來分析振動原因。真空試驗的目的，是判斷振動是否是由于真空變化后機組中心在垂直方向發(fā)生變化引起的。真空試驗依據(jù)的原理是：真空變化時大氣壓力對排汽缸的作用力就要變化，使與排汽缸連成一體的后軸承座發(fā)生上下位移；真空變化時，排汽溫度變化，使排汽缸熱膨脹值變化，也會引起后軸承座上下位移，這些都能影響機組中心在垂直方向的變化，若處理不當時就可能引起振動。機組外部特性試驗，實際上就是在振動值比較大的情況下測量機組振動的分布情況，根據(jù)振動分布情況分析判斷不正常的部位。例如：緊固螺釘松動、軸承座和基座臺板接觸不良，機座和軸承座框架在基礎上松動，機組基礎局部松動，以及某些管道共振等缺陷，就可通過外特性試驗查找出來。
　　汽輪發(fā)電機組振動異常是運行中較常見的故障之一，其產生的原因是多方面的，也是十分、復雜的，它與制造、安裝、檢修和運行水平有直接關系。**過允許范圍的振動往往是設備損壞的信號。振動過大將使汽輪機轉動部件如葉片、葉輪等的應力**過允許值而損壞；振動嚴重時，可能導致危急保安器誤動作而發(fā)生停機事故以及導致軸承座松動、基礎甚至廠房建筑物的共振損壞等。因此，必須使機組的振動水平保持在規(guī)定的允許范圍內。
　　值得注意的是，隨著汽輪機功率的增大，在軸承座剛度相當大的情況下，轉子的較大振動并不能在軸承座上反映出來。應該直接測量轉子的振動數(shù)值作為振動標準才是合理的，在運行中，一旦發(fā)現(xiàn)振動異常，除應加強對有關參數(shù)的監(jiān)視、仔細傾聽汽輪機內部聲音外，還應視具體情況立即減負荷乃至停機檢查。必要時通過各種試驗來分析機組振動異常的原因，采取相應的處理方法及消除措施。


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