淺談汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動(dòng)的原因及處理

時(shí)間：2019-07-08作者：河北國(guó)源電氣股份有限公司瀏覽：200

　　【摘 要】在機(jī)組運(yùn)行中，一旦發(fā)生機(jī)組振動(dòng)，能夠根據(jù)機(jī)組振動(dòng)的特征，及時(shí)地對(duì)機(jī)組發(fā)生振動(dòng)的原因作出正確的判斷和恰當(dāng)?shù)奶幚?，從而有效地防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，避免造成嚴(yán)重的設(shè)備損壞或人身傷亡事故。本文主要分析了汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動(dòng)的原因，并提出了汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動(dòng)的主要處理方法。
　　【關(guān)鍵詞】汽輪發(fā)電機(jī)組；異常振動(dòng)；轉(zhuǎn)子質(zhì)量；電磁干擾；油膜振動(dòng)
　　一、汽輪機(jī)組異常振動(dòng)的危害及類(lèi)型
　　（一）汽輪機(jī)組異常振動(dòng)的危害
　　機(jī)組振動(dòng)的危害主要表現(xiàn)在對(duì)設(shè)備和人身2個(gè)方面。
　　1、對(duì)設(shè)備危害主要表現(xiàn)為：
　?。?）機(jī)組的動(dòng)靜部分摩擦；（2）加速一些零件的磨損；（3）造成一些部件的疲勞損壞；（4）造成緊固件的斷裂和松動(dòng)；（5）損壞基礎(chǔ)和周?chē)慕ㄖ?；?）直接或間接造成設(shè)備事故。
　　2、對(duì)人身的損害主要表現(xiàn)為：
　?。?）機(jī)組振動(dòng)而帶來(lái)的噪聲會(huì)給人員帶來(lái)疲勞感，降低工作效率；（2）機(jī)組振動(dòng)過(guò)大會(huì)損傷人員的某些器官，存在著人身安全隱患。
　　二、汽輪機(jī)組異常振動(dòng)的類(lèi)型及原因
　　汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)按激振能源的不同，可分為強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)兩類(lèi)。
　?。ㄒ唬?qiáng)迫振動(dòng)
　　強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生的因素主要有：
　　1、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡
　　引起轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的原因：一是單個(gè)轉(zhuǎn)子在制造廠加工制作過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子上某個(gè)部位以轉(zhuǎn)子中心線為對(duì)稱(chēng)軸方向上存在的質(zhì)量不平衡。二是轉(zhuǎn)子上某個(gè)部分?jǐn)嗦淦茐牧宿D(zhuǎn)子質(zhì)量平衡而引起振動(dòng)，如撓性轉(zhuǎn)子的葉片斷落較易造成轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起劇烈振動(dòng)。
　　2、轉(zhuǎn)子中心不正
　　轉(zhuǎn)子中心不正主要是指相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)子連接時(shí)的中心不同心引起的。這種情況主要是在安裝和檢修時(shí)由于不重視聯(lián)軸器找中心，或是在緊固連接螺栓時(shí)沒(méi)有考慮到用力均勻，以及在連接過(guò)程中沒(méi)有時(shí)刻進(jìn)行檢查是否連接符合要求等原因，造成轉(zhuǎn)子中心出現(xiàn)偏差，從而在機(jī)組運(yùn)行中引起機(jī)組振動(dòng)。
　　3、汽輪機(jī)膨脹受阻
　　汽輪機(jī)膨脹受阻是引起機(jī)組振動(dòng)的一個(gè)非常重要的原因。由于膨脹受阻而引起各軸承之間的位置標(biāo)高發(fā)生變化，直接導(dǎo)致機(jī)組的轉(zhuǎn)子中心發(fā)生變化；同時(shí)還會(huì)改變軸承座與臺(tái)板之間的接觸狀態(tài)，從而減弱了軸承座的支承剛度。有時(shí)還會(huì)引起動(dòng)靜摩擦，造成轉(zhuǎn)子新的不平衡。
　　4、支承剛度不足和共振
　　引起的原因主要是機(jī)組的軸承座與臺(tái)板、軸承座與汽缸、臺(tái)板與基礎(chǔ)之間的連接松動(dòng)造成的。因此，在機(jī)組安裝中應(yīng)保證軸承座與臺(tái)板、軸承座與汽缸、臺(tái)板與基礎(chǔ)之間的連接剛度，以及在檢修期間應(yīng)認(rèn)真地對(duì)各部分進(jìn)行檢查。
　　5、熱不平衡響應(yīng)
　　有不少汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)是隨著轉(zhuǎn)子的受熱狀態(tài)發(fā)生變化的，即當(dāng)轉(zhuǎn)子的溫度升高時(shí)，振動(dòng)增大。其原因是由于轉(zhuǎn)子沿橫截面方向受到了不均勻的加熱和冷卻、膨脹不均等，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了沿圓周方向的不規(guī)則變形而導(dǎo)致產(chǎn)生振動(dòng)支承剛度不足和共振。
　?。ǘ┳约ふ駝?dòng)
　　自激振動(dòng)產(chǎn)生的因素主要有以下幾方面：
　　1、軸瓦自激振動(dòng)
　　即軸頸和軸瓦潤(rùn)滑油膜之間發(fā)生的自激振動(dòng)。其又分為 2 個(gè)方面：
　?。?）半速渦動(dòng)
　　只有當(dāng)轉(zhuǎn)子的**臨界轉(zhuǎn)速** 1/2 工作轉(zhuǎn)速時(shí)所發(fā)生的軸瓦自激振動(dòng)，其振動(dòng)頻率約等于工作轉(zhuǎn)速相應(yīng)頻率的一半，故稱(chēng)半速渦動(dòng)。這種振動(dòng)對(duì)機(jī)組安全一般不會(huì)造成嚴(yán)重威脅。
　?。?）油膜振蕩
　　當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速** 2 倍**臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，軸瓦才會(huì)發(fā)生自激振動(dòng)，或者只有轉(zhuǎn)子**臨界轉(zhuǎn)速** 1/2 工作轉(zhuǎn)速時(shí)軸瓦發(fā)生自激振動(dòng)，這2 種情況都稱(chēng)為油膜振蕩。其較能發(fā)生在汽輪發(fā)電機(jī)組起動(dòng)升速過(guò)程中。一旦發(fā)生，其現(xiàn)象所有的軸承都出現(xiàn)激烈振動(dòng)，在機(jī)組附近還可以聽(tīng)到“咚咚”的撞擊聲。這種振動(dòng)在機(jī)組運(yùn)行中較常遇到。
　　2、間隙激振
　　這種振動(dòng)產(chǎn)生的原因是由于轉(zhuǎn)子受到外擾產(chǎn)生一個(gè)徑向位移時(shí)改變了葉片四周間隙的均勻性，間隙小的一側(cè)漏氣量小，作用在葉片上的作用力就大；相反間隙大的一側(cè)因漏氣量大，作用在該側(cè)的葉片上的力就小。當(dāng)兩側(cè)作用力的差值大于阻力時(shí)，就能夠使轉(zhuǎn)子中心繞汽封中心作與轉(zhuǎn)軸動(dòng)方向一致的渦動(dòng)。這種渦動(dòng)越來(lái)越加劇就產(chǎn)生自激振動(dòng)。
　　三、汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動(dòng)的主要處理方法
　　（一）轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的處理方法
　　1、電網(wǎng)應(yīng)保證汽輪發(fā)電機(jī)組在額定頻率和正常允許變動(dòng)范圍內(nèi)工作，正常頻率變化范圍為49～50.5 Hz，可以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行；
　　2、避免機(jī)組過(guò)負(fù)荷運(yùn)行；
　　3、加強(qiáng)機(jī)組運(yùn)行中的監(jiān)視，特別是在機(jī)組啟、停、加減負(fù)荷過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)汽壓、汽溫、出力、真空、脹差、串軸、振動(dòng)等的監(jiān)視。精心調(diào)整，絕不允許這些參數(shù)劇烈變化，同時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程規(guī)定。啟、停機(jī)過(guò)程應(yīng)按操作票和啟、停機(jī)曲線逐步進(jìn)行操作；
　　4、轉(zhuǎn)子的聯(lián)軸器中心調(diào)整方法
　?。?）0°、180°找中心工藝
　　對(duì)于在300MW以上機(jī)組的聯(lián)軸器瓢偏度、晃動(dòng)度較小的情況下，可采用0°、180°找中心方法，能夠大大減小工作量。先將兩轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器連接記號(hào)對(duì)準(zhǔn)，把后側(cè)（或前側(cè)）轉(zhuǎn)子盤(pán)轉(zhuǎn)后定位，作為“0”位置。在前側(cè)（或后側(cè)）轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器圓周上固定**卡具，裝好百分表，表?xiàng)U接觸在后側(cè)（或前側(cè)）轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器外圓上，用來(lái)測(cè)量圓周差。端面張口值用內(nèi)徑百分表測(cè)量?jī)陕?lián)軸器的端面距離的方法實(shí)現(xiàn)。然后盤(pán)動(dòng)前側(cè)（或后側(cè)）轉(zhuǎn)子，分別測(cè)量出“0”、“90”、“180”、“270”數(shù)據(jù)，求出中心偏差值。再將后側(cè)（或前側(cè)）轉(zhuǎn)子盤(pán)轉(zhuǎn)180°后不動(dòng)，盤(pán)動(dòng)前側(cè)（或后側(cè)）轉(zhuǎn)子，用上述方法再次測(cè)量出0°、90°、180°、270°位置的數(shù)據(jù)，求出中心偏差值。最后求出“0”、“180”測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)位置的代數(shù)平均值，即得轉(zhuǎn)子中心較終的測(cè)量結(jié)果。
　?。?）兩轉(zhuǎn)子四支點(diǎn)找中心工藝
　　①先將聯(lián)軸器記號(hào)對(duì)準(zhǔn)，對(duì)稱(chēng)穿入兩個(gè)臨時(shí)銷(xiāo)子。
　?、趯?duì)稱(chēng)裝好**找中心卡具，在卡具的端面測(cè)量位置上各裝一塊百分表，在圓周上裝一塊百分表，然后用行車(chē)盤(pán)動(dòng)轉(zhuǎn)子數(shù)圈，防止轉(zhuǎn)子與軸瓦之間、軸瓦墊鐵與洼窩之間虛接觸，較終使測(cè)量端面的兩塊百分表處于水平位置，放松行車(chē)吊鉤，撬動(dòng)轉(zhuǎn)子，使對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)臨時(shí)銷(xiāo)子活動(dòng)自如，不蹩勁，然后確定百分表的初始讀數(shù)。
　　③按找中心記錄方法，分別在水平方向與垂直方向測(cè)量出端面張口和圓周差值，并計(jì)算出測(cè)量結(jié)果。
　　④根據(jù)測(cè)量結(jié)果，計(jì)算出各軸承調(diào)整量進(jìn)行調(diào)整。
　?、葜貜?fù)以上步驟，直至中心合格。
　?。ǘ┡蛎洸皇茏璧姆椒?
　　為了確保機(jī)組膨脹不受阻，就必須在安裝時(shí)重視機(jī)組滑動(dòng)接合面接觸嚴(yán)密和滑銷(xiāo)系統(tǒng)一定與汽輪發(fā)電機(jī)組的中心線同心，并保證其間隙均勻暢通，同時(shí)保證滑動(dòng)接合面和滑銷(xiāo)系統(tǒng)內(nèi)部必須干凈。
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　　在機(jī)組安裝中應(yīng)保證軸承座與臺(tái)板、軸承座與汽缸、臺(tái)板與基礎(chǔ)之間的連接剛度，以及在檢修期間應(yīng)認(rèn)真地對(duì)各部分進(jìn)行檢查。
　　（四）油膜振動(dòng)的處理方法
　　1、增加軸承比壓
　　即增加軸瓦單位垂直投影面積上的軸承載荷，從而提高軸承工作的穩(wěn)定性。而增加軸承比壓較方便的辦法是調(diào)整聯(lián)軸器中心。但這種調(diào)整是有限的，且只適應(yīng)于剛性和半撓性聯(lián)軸器附近的軸瓦。在現(xiàn)場(chǎng)較多的方法是縮短軸瓦長(zhǎng)度，即降低長(zhǎng)頸比。
　　2、降低潤(rùn)滑油的粘度
　　由于粘度越大軸頸帶油越多、油膜越厚、穩(wěn)定性越差。因此，降低潤(rùn)滑油的粘度可以更換油牌號(hào)或提高油的溫度，而較常用的是后一種。
　　參考文獻(xiàn)：
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