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汽轮发电机组振动的主影响因素

北极星电力网技术频道    作者:王燕   2009/7/3 16:25:34   

    摘要:设计制造、安装、检修和运行几个方面都可能引起汽轮发电机组的振动,并简单介绍了其振动机理。

  关键词:汽轮发电机组;振动;影响因素

  TurbineVibrationfactors

  Abstract:Thedesignandmanufacture,installation,maintenanceandoperationalaspectsmaycauseTurbineVibration,andabriefaccountofitsvibrationmechanism.

  Keywords:Turbine;Vibration;Influencingfactors

  前言

  汽轮发电机组振动的大小直接关系到机组能否安全运行,而对于发电厂来说安全就是最大的经济效益。引起机组振动过大或者不正常的原因有很多,既有设计制造方面的原因,也有运行方面的原因,还有安装和检修等方面的原因,下面就这几个影响因素分别介绍。

  1设计制造方面

  汽轮发电机转子是一个高速旋转机械,如果转子的质心与旋转中心不重合则会因为转子的不平衡而产生一个离心力,这个离心力对轴承产生一个激振力使之引起机组振动,如果这个离心力过大,则机组的振动就会异常。所以,汽轮发电机转子在装配时每装配一级叶片都应该对该级叶片进行动平衡试验,整个转子装配完成后在出厂之前还应该对整个转子进行低速和高速动平衡,以确保转子的不平衡量在一个合格的范围内。

  在制造厂家,转子不平衡量较大的原因主要由是机械加工精度不够和装配质量较差引起,所以必须提高加工精度,同时保证装配质量,从而才能保证转子的原始不平衡量不致于太大。另外,如果机组的设计不当也会引起机组的振动。例如,在设计阶段轴承的选用是非常重要的,如果轴承选取不当,则会因为轴承稳定性太差而转子极小的不平衡量也可能引起机组较大的振动,或者油膜形成不好而极易诱发油膜振动。

  2安装和检修方面

  安装和检修对机组振动的影响非常大,根据对现场机组振动的经验,现场很多机组的振动过大都是由于安装和检修不当引起的,或者说机组的振动很多时候都是可以通过安装或检修来解决的。针对现场情况,下面重点介绍对机组振动有明显影响的几个方面。

  2.1轴承标高

  不管是汽轮机还是发电机转子,其两端都是由轴承支撑的,如果两端的轴承标高不在一个合理的范围内,则两端轴承的负荷分配就不合理。因此在机组大修或者安装期间,应该根据制造厂家的建议,再结合各厂的实际情况对机组轴承标高进行认真的调整。因为制造厂家提供的数据是根据机组冷态时的情况再综合一般机组受热后膨胀的情况得出的,由于各台机组的实际情况不尽相同,因此受热后的膨胀也不完全一样,所以必须结合各厂的实际情况对机组轴承标高进行调整。

  2.2机组中心

  机组中心应包括转子与汽缸或静子的同心度、支撑转子各轴承的标高、轴系连接的同心度和平直度。如果转子与汽缸或静子的同心度偏差过大,则可能会引起汽流激振、电磁激振和动静碰磨。若碰磨发生在转轴处,则会使转子发生热弯曲而引起不稳定普通强迫振动。

  2.3滑销系统

  不论是汽轮机还是发电机,当机组带负荷受热后都要产生膨胀,而又不能让其自由膨胀,滑销系统就是用于引导机组膨胀的。当滑销系统卡涩时,机组的膨胀就会受到限制,当机组的膨胀受到限制时就会引起机组较大的振动,严重时以至于不能开机或者引起动静碰磨,从而造成更大的破坏。

  2.4动静间隙

  汽轮机转子与汽缸和轴封之间以及发电机转子与静子之间都存在间隙。当汽轮机转子与汽缸之间的间隙过大时,汽轮机内效率会降低;当汽轮机与轴封之间的间隙过大时可能引起蒸汽外漏或者空气内漏,从而影响机组的效率和真空;当发电机转子与静子之间的间隙过大时同样会影响发电机的效率。但是,它们之间的间隙又不能过小,否则将引起动静碰磨,进一步会使机组的振动变化,以至于机组的振动超标。因此合理调整隔板汽封、端部汽封以及发电机转子与静子之间的间隙是非常重要的。

  2.5轴承自身特性

  轴承自身特性对机组振动的影响主要包括轴瓦紧力、顶隙和连接刚度等几个方面。轴瓦紧力和顶隙主要影响轴承的稳定性,如果轴承的稳定性太差,在外界因素的影响下容易使机组振动超标。轴承的连接情况主要对轴承刚度产生影响,若轴承刚度不够,在同样大小的激振力下引起的振动较大,所以必须将轴承各连接螺栓拧紧,在现场经常发现由于连接螺栓未拧紧而引起振动的现象。

  2.6转子中心孔

  现代汽轮机转子大轴大都留有中心孔,在中心孔两端用堵头封堵,在检修期间如果不慎让异物(包括油、水等)进入中心孔,在转子装复回原后开机,机组肯定会出现振动异常的现象。

  2.7活动部件

  检修期间如果有活动部件进入汽轮机,大修后开机活动部件可能在汽流的冲击下撞伤甚至损坏汽轮机叶片,从而造成严重的事故,并引发机组振动;如果发电机内存在活动部件,一方面可能一起发电机内部短路,另一方面可能引起机组振动的不稳定,这将会对机组振动的诊断带来困难。

  3运行方面

  如果在机组设计制造、安装和检修期间各方面都做得比较完美,那机组就不会因为振动过大而影响运行了吗?答案是否定的,机组的振动除了与上面的各方面因素有关外,还与机组的运行状况存在很大的关系。

  3.1机组膨胀

  前面已经讲述机组滑销系统对机组振动的影响情况,而机组的膨胀是受其滑销系统制约的。当滑销系统本身不存在问题时,如果运行人员操作不当,机组也会出现膨胀不畅的问题。

  3.2润滑油温

  油膜的形成除了与轴承乌金有关外,还有一个重要因素就是润滑油油温,润滑油油温应该在一个合理的范围内,过高过低都对油膜的形成不利。

  3.3轴封温度

  每一轴封的温度都不一样,在运行规程所允许的范围内调整轴封温度会对机组的振动产生一定的影响。轴封温度对机组振动的影响主要表现为温度对轴承座标高的影响和温度对端部汽封处动静间隙的影响.

  3.4机组真空和排汽缸温度

  机组真空和排汽缸温度总是相辅相成的,其中一个因素的变化必然引起另一个因素的改变。对于轴承座坐落在排汽缸上的机组来说,排汽缸温度的变化主要表现在对轴承座标高的影响上,所以会对机组的振动产生影响。

  3.5断叶片

  当汽轮机发生断叶片时,转子的质量分布明显发生改变,因此机组的振动会发生明显的变化,这种情况在现场有时可能不会被察觉,因为振动的变化既包括振动大小的变化也包括振动相位的变化,而现场大多数仪表只能监视振动大小的变化。为了尽量避免断叶片的现象发生,除了在设计制造和安装检修期间采用适当的措施来保证外,运行中在增减机组负荷时应尽量平稳。

  结束语

  总之,对转动机械来说,微小的振动是不可避免的,振动幅度不超过规定标准的属正常振动。这里所说的振动,系指机组转动中振幅比原有水平增大,特别是增大到超过允许标准的振动,也就是异常振动。任何一种异常振动都潜伏着设备损坏的危险。比如轴系质量失去平衡(掉叶片、大轴弯曲、轴系中心变化、发电机转子内冷水路局部堵塞等)、动静磨擦、膨胀受阻、轴承磨损或轴承座松动,以及电磁力不平衡等等都会表面在振动增大,甚至强烈振动。而强烈振又会导致机组其他零部件松动甚至损坏,加剧动静部分摩擦,形成恶性循环,加剧设备损坏程度。因此,新安装或检修后的机组,必须经过试运行,测试各轴承振动及各轴承处轴振在合格标准以下,方可将机组投入运行。振动超标的则必须查找原因,采取措施将振动降到合格范围内,才能移交生产或投入正常运行。多年来,不少机组因振动大而拖延了投产期和检修期。对生产运行来说,接收了振动符合标准的机组以后,还必须加强振动监督,对振动监测做到制度化、经常化,必须在机组振动突然增大达到规程规定值时,及时果断地将机组停运,防止扩大损坏,或对振动虽然增大,但尚未达到规程规定紧急停机数值的异常及时对比分析,查找原因,并采取措施防止设备损坏事故的发生。

  以上只是我个人的一些看法,不足之处,请指正。

  参考资料:

  (1)施维新.汽轮发电机组振动及事故.中国电力出版社,2008年

  (2)《大型汽轮机原理》中国电力出版社,2005

  (3)黄树红.发电设备状态检修与诊断方法.中国电力出版社,2008年

 

来源:河南博奥建设股份有限公司
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