淺議汽輪機(jī)安裝中振動(dòng)原因和預(yù)防

1、淺議汽輪機(jī)安裝中振動(dòng)原因和預(yù)防摘要：汽輪機(jī)安裝是安裝行業(yè)中精度要求較高、 難度較大、工藝復(fù)雜的安裝工程。汽輪機(jī)裝配零件多、結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、運(yùn)轉(zhuǎn)速度高，在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)的情況是復(fù)雜的, 引起振動(dòng)的原因也是各種各樣的。如果汽輪機(jī)振動(dòng)超標(biāo)，有 可能導(dǎo)致機(jī)組無法正常啟動(dòng)。因此加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)安裝中振動(dòng) 原因的分析具有重要的意義。本文首先對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行了概 述，然后從六大方面詳細(xì)探討了汽輪機(jī)安裝中引起振動(dòng)的原 因，最后從五方面詳細(xì)探討了汽輪機(jī)安裝中針對(duì)原因的預(yù) 防。關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；振動(dòng)；轉(zhuǎn)子；滑銷系統(tǒng)；軸承pick to： the turbine installation is to install indu

2、stry, precision demand is higher, difficult and complicated installation engineering stearn turbine assembly parts, and more complex structure, high speed, the production runtime vibration condition is complex, the causes of vibrati on is various if excess st earn turbine vibration, unit is likely t

3、o lead to can，t normal start therefore strengthening the analysis of the reasons for vibration of steam turbine instaliation in has the vital significance. this article first hascarried on the outline of steam turbine, and then fromsix aspectsthe causes of vibration in turbineinstallationare discuss

4、ed in details, finally indetail fromfive aspects discusses the turbineinstallationin prevention against reason.key words： steam turbine； vibration； the rotor；slide pin system； bearing中圖分類號(hào)：tk26文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)： 2095-2104 (2013)汽輪機(jī)概述汽輪機(jī)又被稱為蒸汽透平，是一種可以將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換 成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械設(shè)備。其常被作為發(fā)電機(jī)組使 用，有時(shí)也被當(dāng)做壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等的驅(qū)動(dòng)裝置使用

5、。1、工作原理汽輪機(jī)的具體工作原理是當(dāng)來自于鍋爐中的蒸汽進(jìn)入 到汽輪機(jī)以后，蒸汽會(huì)按照一定次序經(jīng)過機(jī)組內(nèi)的噴嘴和動(dòng) 葉，同時(shí)將蒸汽本身的熱能逐步轉(zhuǎn)化為供汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的 機(jī)械能。2、結(jié)構(gòu)部件及配套設(shè)備汽輪機(jī)通常都是由兩大部分組成，一部分是轉(zhuǎn)動(dòng)部分， 即轉(zhuǎn)子，主要部件有聯(lián)軸器、葉輪、主軸以及動(dòng)葉片等；另 一部分是靜止部分，即靜子，具體部件包括汽缸、軸承、隔 板、汽封、靜葉柵以及進(jìn)汽部分等。由于汽輪機(jī)一般都是在 高溫和高壓的條件下以較高的轉(zhuǎn)速進(jìn)行工作的，所以其屬于 精密類重型機(jī)械設(shè)備，與之配套的設(shè)備主要有鍋爐、發(fā)電機(jī)、 加熱器、凝汽裝置以及泵等。3、汽輪機(jī)的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的往復(fù)式蒸汽機(jī)相比較，汽輪機(jī)具

6、有蒸汽流動(dòng)速 度高、連續(xù)性好、單位面積中所能經(jīng)過的蒸汽流量大等優(yōu)點(diǎn), 所以其能夠發(fā)出的功率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于往復(fù)式蒸汽機(jī)。對(duì)于大功 率的汽輪機(jī)來講，可采用較高的蒸汽溫度和壓力，故此其熱 效率也相對(duì)較高。自汽輪機(jī)問世以來，很多專家學(xué)者都將研 究的重點(diǎn)放在提高汽輪機(jī)的安全性、可靠性以及耐用性等方 面上。伴隨著科技水平的不斷提高，現(xiàn)如今的汽輪機(jī)在整體 性能已經(jīng)非常優(yōu)良，并且已成為各大熱電廠中重要的發(fā)電機(jī) 組。汽輪機(jī)安裝中引起振動(dòng)的原因分析引起汽輪機(jī)組異常振動(dòng)的主要原因有以下幾個(gè)方面，汽 流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動(dòng)等。（一）氣流激振汽流激振有兩個(gè)主要特征：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低 頻分量；二是振動(dòng)的增大受運(yùn)

7、行參數(shù)的影響明顯，且增大應(yīng) 該呈突發(fā)性，如負(fù)荷。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣 體來流沖擊就會(huì)發(fā)生汽流激振；對(duì)于大型機(jī)組，由于末級(jí)較 長(zhǎng)，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振 現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。（二）轉(zhuǎn)子熱變形轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動(dòng)特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn) 子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機(jī)組冷態(tài)啟機(jī)定 速后帶負(fù)荷階段，此時(shí)轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放 引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動(dòng)增大，同時(shí)可能伴隨相位變化。 由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機(jī)組異常振動(dòng)。（三）摩擦振動(dòng)摩擦振動(dòng)的特征：一是由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動(dòng)信號(hào)的主頻仍為工頻，但是由于受

8、到?jīng)_擊和 一些非線性因數(shù)的影響，可能會(huì)出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻 分量，有時(shí)波形存在"削頂”現(xiàn)象。二是發(fā)生摩擦?xí)r，振動(dòng)的幅值和相位都具有波動(dòng)特性， 波動(dòng)持續(xù)時(shí)間可能比較長(zhǎng)。摩擦嚴(yán)重時(shí)，幅值和相位不再波 動(dòng)，振幅會(huì)急劇增大。三是降速過臨界時(shí)的振動(dòng)一般較正常升速時(shí)大，停機(jī)后轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，測(cè)量大軸的晃度比原始值明顯增加。（四）滑銷系統(tǒng)不論是汽輪機(jī)還是發(fā)電機(jī)，當(dāng)機(jī)組帶負(fù)荷受熱后都要產(chǎn)生膨脹，但是不能讓其自由膨脹，滑銷系統(tǒng)就是用于引導(dǎo)機(jī) 組膨脹的。當(dāng)由于某種原因使滑銷系統(tǒng)卡澀時(shí)，機(jī)組的膨脹 就會(huì)受到限制，當(dāng)機(jī)組的膨脹受到限制時(shí)就會(huì)引起機(jī)組較大 的振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)以至于不能開機(jī)或者引起動(dòng)靜碰磨，從而造

9、成更大的破壞。由于膨脹受到限制而無法開機(jī)的現(xiàn)象在現(xiàn)場(chǎng) 經(jīng)常出現(xiàn)，因此在檢修和安裝期間應(yīng)該對(duì)此引起高度重視。（五）活動(dòng)部件檢修期間如果有活動(dòng)部件進(jìn)入汽輪機(jī)，大修后開機(jī)活動(dòng) 部件可能在汽流的沖擊下撞傷甚至損壞汽輪機(jī)葉片，從而造 成嚴(yán)重的事故，并引發(fā)機(jī)組振動(dòng)；如果發(fā)電機(jī)內(nèi)存在活動(dòng)部 件，一方面可能一起發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路，另一方面可能引起機(jī) 組振動(dòng)的不穩(wěn)定，這將會(huì)對(duì)機(jī)組振動(dòng)的診斷帶來困難。（六）設(shè)計(jì)制造方面的原因在廠家制造過程中，產(chǎn)生汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡量較大 的原因主要是機(jī)械加工精度不夠和裝配工藝質(zhì)量較差，所以 必須提高機(jī)械加工精度，同時(shí)保證裝配質(zhì)量，從而才能保證 轉(zhuǎn)子的原始不平衡量較小。另外，如果機(jī)組

10、的設(shè)計(jì)不當(dāng)也會(huì) 引起機(jī)組的振動(dòng)。例如，在設(shè)計(jì)階段機(jī)組支持軸承的選用也 是非常重要的，如果軸承選取不當(dāng)，也會(huì)因?yàn)檩S承的穩(wěn)定性 較差，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子哪怕是極小的不平衡量也會(huì)引起機(jī)組 較大的振動(dòng)；軸承的油膜形成不好也極易誘發(fā)油膜振蕩而產(chǎn) 生振動(dòng)。三、汽輪機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生的危害汽輪發(fā)電機(jī)組是電廠發(fā)電系統(tǒng)中重要模塊，其異常振動(dòng) 影響著整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)可造成電廠無法供電，影響工 廠生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ?。機(jī)組的異常振動(dòng)可對(duì)機(jī)組產(chǎn)生以下 危害。（一）端部軸封磨損低壓端部軸封磨損可導(dǎo)致密封作用破壞，使空氣漏入低 壓缸中，因而破壞真空高壓端部軸封磨損使高壓缸向外漏汽 增大，引起轉(zhuǎn)子局部受熱發(fā)生彎曲。蒸汽進(jìn)入軸系中使?jié)?/p>

11、滑 油內(nèi)混入水分，破壞了油膜，并引起軸瓦烏金熔化。同時(shí)漏 汽損失增大，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。（二）隔板汽封磨損隔板汽封磨損嚴(yán)重時(shí)，將使級(jí)間漏汽增大。增加轉(zhuǎn)子上 的軸向力，引起推力瓦烏金溶化。（三）滑銷系統(tǒng)磨損滑銷系統(tǒng)一方面固定汽輪機(jī)氣缸及軸承外殼：一方面在 運(yùn)行中受熱或冷卻時(shí)，保證機(jī)組可以自由膨脹或收縮。滑銷 嚴(yán)重磨損時(shí)，會(huì)影響機(jī)組的正常熱膨脹，從而會(huì)引起更嚴(yán)重 的事故。從以上幾點(diǎn)可以看出，異常振動(dòng)直接威脅著機(jī)組的安全 運(yùn)行。汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，造成振 動(dòng)的原因很多，但是我們只要認(rèn)清產(chǎn)生異常振動(dòng)的原因，找 出異常振動(dòng)的表現(xiàn)形式，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)加以分析，就能有效地解 決異常振動(dòng)的問題。

12、汽輪機(jī)安裝中振動(dòng)的預(yù)防措施（一）保證軸承座的安裝質(zhì)量在汽輪機(jī)基礎(chǔ)放線、墊鐵基礎(chǔ)研磨、墊鐵布置、臺(tái)板就 位后，就可以進(jìn)行軸承座的安裝工作了。在安裝過程中必須 按照?qǐng)D紙技術(shù)要求及現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，必要時(shí)進(jìn)行 多次測(cè)量，以求其加權(quán)平均值。特別注意：軸承座幾何中心 必須與軸頸承力中心重合。另外，還要保證汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端支持軸承的標(biāo) 高符合圖紙規(guī)范要求，以使兩端軸承的負(fù)荷分配合理。（二）汽缸及缸內(nèi)部件中心找正汽缸就位以后，缸體及缸內(nèi)部套找中心就成這道工序的 關(guān)鍵，關(guān)系到機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行，必須嚴(yán)格按照?qǐng)D紙及規(guī)范要 求施工。在安裝過程中，注意使缸體中心、隔板（套）中心 保持一致，轉(zhuǎn)子中心與隔板中心

13、一致。如果缸內(nèi)動(dòng)、靜部分 不能保持同心，則動(dòng)靜間隙不均，造成運(yùn)行時(shí)蒸汽在圓周上 不均勻泄漏，引起間隙自激振動(dòng)。當(dāng)動(dòng)、靜部分中心嚴(yán)重超 標(biāo)時(shí)，還可引起動(dòng)、靜之間摩擦，若摩擦發(fā)生在轉(zhuǎn)軸處，更 會(huì)使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲，運(yùn)行不穩(wěn)定，出現(xiàn)強(qiáng)迫振動(dòng)。同時(shí)還要注意，在安裝過程中，機(jī)組冷態(tài)與熱態(tài)膨脹時(shí) 情況不同，即冷態(tài)與熱態(tài)狀態(tài)下汽缸中心都會(huì)發(fā)生變化，在 安裝時(shí)可先對(duì)汽缸及缸內(nèi)部套相對(duì)于轉(zhuǎn)子中心做適當(dāng)調(diào)整， 保證機(jī)組受熱膨脹后，轉(zhuǎn)子與汽缸的同心度基本保持一致。（三）做好軸系連接的平直和同心轉(zhuǎn)子水平放置時(shí)，由于自重而產(chǎn)生靜撓曲，所以機(jī)組各 轉(zhuǎn)子在安裝后，其中心線連線應(yīng)在一條光滑連續(xù)的曲線上。 如果曲線的位置形狀不同

14、，則各軸承上的負(fù)荷也不同，因此 曲線可按軸承不同位置而確定。只有當(dāng)整個(gè)轉(zhuǎn)子連在一起， 呈一連續(xù)的光滑曲線，方能保證整個(gè)轉(zhuǎn)子平穩(wěn)運(yùn)行。當(dāng)轉(zhuǎn)子 揚(yáng)度確定后，汽機(jī)縱向水平隨之而定，各軸承負(fù)荷、轉(zhuǎn)子受 力、軸向力、臨街轉(zhuǎn)速也隨之而定。另外，還要保證聯(lián)軸器法蘭外圓與軸頸同心，聯(lián)軸器法 蘭止口或螺栓孔節(jié)圓同心，端面瓢偏，連接螺栓緊力對(duì)稱。 否則，無論圓周和端面如何正確，都會(huì)造成軸系不同心和不 平直，還會(huì)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生預(yù)載荷。當(dāng)轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，軸 系同心度和平直度會(huì)直接產(chǎn)生振動(dòng)的激振力，引起機(jī)組振 動(dòng)。（四）做好軸承的安裝大多數(shù)汽機(jī)轉(zhuǎn)子軸承采用可傾瓦式，具有良好的穩(wěn)定 性，可避免油膜振蕩?？蓛A瓦自由擺動(dòng)，增

15、加支撐柔性，吸 收轉(zhuǎn)軸振動(dòng)能量，具有良好的減振性能。在安裝過程中，注 意保證支撐軸承的軸承蓋與軸瓦之間緊力符合圖紙要求。（五）調(diào)整好滑銷系統(tǒng)的間隙汽輪機(jī)在正常條件下運(yùn)行時(shí)，缸體受到高溫高壓的作 用，熱膨脹較大，同時(shí)，由于高中、低壓缸分段布置，溫差 也較大。為保證汽機(jī)在熱態(tài)能自由膨脹、在冷態(tài)能自由收縮， 缸體中心與轉(zhuǎn)子中心不產(chǎn)生偏移，汽機(jī)缸體上設(shè)計(jì)了很多滑 銷，以引導(dǎo)整個(gè)機(jī)組按預(yù)定方向自由膨脹或收縮，保證汽輪 機(jī)動(dòng)、靜部分中心位置及各處間隙在膨脹過程中均能滿足要 求，以達(dá)到穩(wěn)定。因此，在安裝過程中，必須保證銷與銷槽 間隙在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，滑動(dòng)面的光滑平整。結(jié)語(yǔ)綜上，汽輪機(jī)振動(dòng)是無法完全消除的，但卻可以通過各 種相應(yīng)的措施將振動(dòng)值控制在一定的范圍內(nèi)。為盡可能避免 振動(dòng)情況的不斷增大，要求機(jī)組運(yùn)行人員應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī) 程，并對(duì)機(jī)組進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)視，這樣能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。同 時(shí)檢修人員應(yīng)做