有關(guān)影響汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的分析

周楊

（遼河油田電力集團(tuán)公司熱電廠汽機(jī)分場(chǎng)，遼寧 盤(pán)錦 124022）

安全生產(chǎn)是任何一個(gè)企業(yè)正常工作的基本要求，是企業(yè)員工生命的基本保證，是企業(yè)謀取利益的前提。在機(jī)械制造方面，汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)組是一個(gè)重要的影響因素，其振動(dòng)頻率的大小關(guān)乎企業(yè)的安全生產(chǎn)，影響汽輪電動(dòng)機(jī)組振動(dòng)不規(guī)范的原因既有設(shè)計(jì)構(gòu)想和工作原理方面的內(nèi)容，又有維修和維護(hù)方面。另外，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)診斷機(jī)理的研究，不僅可以揭示表面振動(dòng)信號(hào)的本質(zhì)特征，了解振動(dòng)在發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)中的產(chǎn)生和傳播機(jī)理，而且可以確定表面振動(dòng)信號(hào)與發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、工作狀態(tài)等因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，避免發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)特性帶來(lái)的多變性，探索新的振動(dòng)診斷方法以克服發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)建模的困難，提高振動(dòng)診斷技術(shù)的可靠性和實(shí)用性。

1 有關(guān)電動(dòng)機(jī)組

1.1 汽輪電動(dòng)機(jī)組的設(shè)計(jì)制造

隨著電力需求的迅速增長(zhǎng)，電力負(fù)荷的多樣性及可變性在所難免但是電能的不可儲(chǔ)藏性決定了發(fā)電機(jī)組的工況必須隨著電力負(fù)荷的變化而變化。所以，發(fā)電機(jī)組常常需要偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行。作為發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)力，汽輪機(jī)也必然受到工況運(yùn)行的影響。

汽輪機(jī)在工作運(yùn)行時(shí)，通過(guò)汽輪機(jī)的蒸汽流量發(fā)生變化，蒸汽流量大時(shí)，汽輪機(jī)工作效率高；反之，汽輪機(jī)工作效率低。因此，安裝在汽輪上的發(fā)電機(jī)主要依靠蒸汽的排放量來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)平衡測(cè)試，保證每個(gè)轉(zhuǎn)子的運(yùn)行在合理的范圍內(nèi)。

1.2 電動(dòng)機(jī)組的安裝和維修

電動(dòng)機(jī)組在完成安裝后，也要依據(jù)實(shí)際情況對(duì)電動(dòng)機(jī)組的振動(dòng)進(jìn)行定期的維修，以免存在潛在的危險(xiǎn)。而且一旦檢查出機(jī)組的振動(dòng)過(guò)大，也可以通過(guò)及時(shí)的維修來(lái)降低企業(yè)工作時(shí)發(fā)生的危險(xiǎn)。

1.2.1 軸承標(biāo)高。汽輪機(jī)和電動(dòng)機(jī)組都不是孤立存在的，它們的兩邊都有軸承存在，經(jīng)有關(guān)專家鑒定，軸承的高度制定了一個(gè)合理的范圍，一旦超出這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)范圍，機(jī)器兩端的壓力負(fù)荷分配必定不正確。所以，在機(jī)組的安裝和維修期間，要實(shí)事求是的對(duì)軸承的高度進(jìn)行調(diào)整，保證汽輪機(jī)和電動(dòng)機(jī)的工作安全、可靠。

1.2.2 電動(dòng)機(jī)組的中心構(gòu)造。電動(dòng)機(jī)組的中心包括需要轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子、支撐電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的軸承、電動(dòng)機(jī)的輪子與地面之間的距離。如果輪子與地面之間的距離相對(duì)過(guò)大，軸承的高度過(guò)高，這些都會(huì)使得電動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作時(shí)產(chǎn)生過(guò)多的摩擦，從而產(chǎn)生新的熱動(dòng)力，熱動(dòng)力會(huì)使得機(jī)組的輪子發(fā)生彎曲，引起輪子不必要的振動(dòng)，減少電動(dòng)機(jī)組的壽命。

1.2.3 滑銷系統(tǒng)。是為了使汽輪機(jī)的汽缸定向自由膨脹或收縮，并保持機(jī)組各部件相對(duì)的正確位置，從而在汽缸與基座或軸承座之間所設(shè)置的一系列滑鍵。在汽輪機(jī)開(kāi)始、運(yùn)行和停止工作時(shí)，企業(yè)為了保證汽輪機(jī)每個(gè)部件正確地膨脹、收縮和定位，同時(shí)保證汽缸和轉(zhuǎn)子正確運(yùn)行，就要設(shè)計(jì)合理的滑銷系統(tǒng)。機(jī)組的關(guān)鍵地方在低壓缸的中心，由預(yù)埋在基礎(chǔ)中的定位鍵和軸向定位鍵限制低壓缸的中心移動(dòng)；高中壓缸由四只“貓爪”支托，“貓爪”搭在軸承箱上，“貓爪”與軸承箱之間通過(guò)鍵配合，“貓爪”在鍵上可以自由滑動(dòng)。

1.2.4 動(dòng)靜間隙。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸和軸封之間以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子之間都存在間隙。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸之間的間隙過(guò)大時(shí)，汽輪機(jī)內(nèi)效率會(huì)降低；當(dāng)汽輪機(jī)與軸封之間的間隙過(guò)大時(shí)可能引起蒸汽外漏或者空氣內(nèi)漏，從而影響機(jī)組的效率和真空；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙過(guò)大時(shí)同樣會(huì)影響發(fā)電機(jī)的效率。但是，它們之間的間隙又不能過(guò)小，否則將引起動(dòng)靜碰磨，進(jìn)一步會(huì)使機(jī)組的振動(dòng)變化，以至于機(jī)組的振動(dòng)超標(biāo)。因此合理調(diào)整隔板汽封、端部汽封以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙是非常重要的。

1.2.5 軸承自身特性。總的來(lái)說(shuō)，軸承分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承。其中，滑動(dòng)軸承為滑動(dòng)摩擦，接觸面大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、承載能力強(qiáng)、抗振性好、但摩擦系數(shù)大、易發(fā)熱、需要充分的潤(rùn)滑，適宜低速重載。滾動(dòng)軸承為滾動(dòng)摩擦，與滑動(dòng)軸承相比，接觸面小、摩擦系數(shù)小、發(fā)熱少；磨損少、精度保持性好；適宜較高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。但承載能力稍差、抗振性較差。

1.2.6 活動(dòng)部件。在機(jī)器進(jìn)行定期維修時(shí)，如果發(fā)生問(wèn)題進(jìn)行徹底的維修后，在機(jī)器的下一次工作時(shí)要注意機(jī)器在巨大的氣流作用下影響汽輪機(jī)的工作，以免造成嚴(yán)重的安全事故，引起電動(dòng)機(jī)組的頻繁振動(dòng)。一旦發(fā)現(xiàn)過(guò)度的振動(dòng)，會(huì)引起電動(dòng)機(jī)工作的不穩(wěn)定，造成電動(dòng)機(jī)存在潛在的危險(xiǎn)。

1.3 運(yùn)行方面

1.3.1 機(jī)組膨脹。前面已經(jīng)講述機(jī)組滑銷系統(tǒng)對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響情況，而機(jī)組的膨脹是受其滑銷系統(tǒng)制約的。當(dāng)滑銷系統(tǒng)本身不存在問(wèn)題時(shí)，如果運(yùn)行人員操作不當(dāng)，機(jī)組也會(huì)出現(xiàn)膨脹不暢的問(wèn)題。

1.3.2 潤(rùn)滑油溫。油膜的形成除了與軸承烏金有關(guān)外，還有一個(gè)重要因素就是潤(rùn)滑油油溫，潤(rùn)滑油油溫應(yīng)該在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，過(guò)高過(guò)低都對(duì)油膜的形成不利。

1.3.3 軸封溫度。每一軸封的溫度都不一樣，在運(yùn)行規(guī)程所允許的范圍內(nèi)調(diào)整軸封溫度會(huì)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)產(chǎn)生一定的影響。軸封溫度對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響主要表現(xiàn)為溫度對(duì)軸承座標(biāo)高的影響和溫度對(duì)端部汽封處動(dòng)靜間隙的影響。

1.3.4 機(jī)組真空和排汽缸溫度

機(jī)組真空和排汽缸溫度總是相輔相成的，其中一個(gè)因素的變化必然引起另一個(gè)因素的改變。對(duì)于軸承座坐落在排汽缸上的機(jī)組來(lái)說(shuō)，排汽缸溫度的變化主要表現(xiàn)在對(duì)軸承座標(biāo)高的影響上，所以會(huì)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)產(chǎn)生影響。

1.3.5 斷葉片

當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生斷葉片時(shí)，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布明顯發(fā)生改變，因此機(jī)組的振動(dòng)會(huì)發(fā)生明顯的變化，這種情況在現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)可能不會(huì)被察覺(jué)，因?yàn)檎駝?dòng)的變化既包括振動(dòng)大小的變化也包括振動(dòng)相位的變化，而現(xiàn)場(chǎng)大多數(shù)儀表只能監(jiān)視振動(dòng)大小的變化。為了盡量避免斷葉片的現(xiàn)象發(fā)生，除了在設(shè)計(jì)制造和安裝檢修期間采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)保證外，運(yùn)行中在增減機(jī)組負(fù)荷時(shí)應(yīng)盡量平穩(wěn)。

結(jié)語(yǔ)

總之，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械來(lái)說(shuō)，微小的振動(dòng)是不可避免的，振動(dòng)幅度不超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的屬正常振動(dòng)。任何一種異常振動(dòng)都潛伏著設(shè)備損壞的危險(xiǎn)。而且強(qiáng)烈振動(dòng)又會(huì)導(dǎo)致機(jī)組其他零部件松動(dòng)甚至損壞，加劇部分摩擦，加劇設(shè)備損壞程度。因此，新安裝或檢修后的機(jī)組，必須經(jīng)過(guò)試運(yùn)行，測(cè)試各軸承振動(dòng)及各軸承處軸振在合格標(biāo)準(zhǔn)以下，方可將機(jī)組投入運(yùn)行。振動(dòng)超標(biāo)的則必須查找原因，采取措施將振動(dòng)降到合格范圍內(nèi)，才能移交生產(chǎn)或投入正常運(yùn)行。對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)做到制度化、經(jīng)?；仨氃跈C(jī)組振動(dòng)突然增大達(dá)到規(guī)程規(guī)定值時(shí)，及時(shí)果斷地將機(jī)組停運(yùn)，防止擴(kuò)大損壞，并采取措施防止設(shè)備損壞事故的發(fā)生。

[1]施維新.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)及事故.中國(guó)電力出版社，2008年

[2]《大型汽輪機(jī)原理》中國(guó)電力出版社，2005

[3]黃樹(shù)紅.發(fā)電設(shè)備狀態(tài)檢修與診斷方法.中國(guó)電力出版社，2008年