DQZHAN技術(shù)訊：汽輪發(fā)電機組振動影響因素
汽輪發(fā)電機組振動影響因素
一、設(shè)計制造方面
汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子是一個高速旋轉(zhuǎn)機械，如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心不重合則會因為轉(zhuǎn)子的不平衡而產(chǎn)生一個離心力，這個離心力對軸承產(chǎn)生一個激振力使之引起機組振動，如果這個離心力過大，則機組的振動就會異常。所以，汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子在裝配時每裝配**葉片都應(yīng)該對該級葉片進行動平衡試驗，整個轉(zhuǎn)子裝配完成后在出廠之前還應(yīng)該對整個轉(zhuǎn)子進行低速和高速動平衡，以確保轉(zhuǎn)子的不平衡量在一個合格的范圍內(nèi)。
在制造廠家，轉(zhuǎn)子不平衡量較大的原因主要由是機械加工精度不夠和裝配質(zhì)量較差引起，所以必須提高加工精度，同時保證裝配質(zhì)量，從而才能保證轉(zhuǎn)子的原始不平衡量不致于太大。另外，如果機組的設(shè)計不當也會引起機組的振動。例如，在設(shè)計階段軸承的選用是非常重要的，如果軸承選取不當，則會因為軸承穩(wěn)定性太差而轉(zhuǎn)子極小的不平衡量也可能引起機組較大的振動，或者油膜形成不好而極易誘發(fā)油膜振動。
二、安裝和檢修方面
安裝和檢修對機組振動的影響非常大，根據(jù)對現(xiàn)場機組振動的經(jīng)驗，現(xiàn)場很多機組的振動過大都是由于安裝和檢修不當引起的，或者說機組的振動很多時候都是可以通過安裝或檢修來解決的。針對現(xiàn)場情況重點介紹對機組振動有明顯影響的幾個方面：
1）軸承標高
不管是汽輪機還是發(fā)電機轉(zhuǎn)子，其兩端都是由軸承支撐的，如果兩端的軸承標高不在一個合理的范圍內(nèi)，則兩端軸承的負荷分配就不合理。負荷較輕的一邊，軸瓦內(nèi)的油膜形成不好或者根本不能建立油膜，如果這樣，極易誘發(fā)機組的自激振動包括油膜振動和汽流激振等；負荷較重的一邊，軸瓦烏金溫度肯定偏高，當軸瓦烏金溫度達到一定值時，很容易產(chǎn)生碾瓦現(xiàn)象，從而引發(fā)機組的振動。
因此在機組大修或者安裝期間，應(yīng)該根據(jù)制造廠家的建議，再結(jié)合各廠的實際情況對機組軸承標高進行認真的調(diào)整。因為制造廠家提供的數(shù)據(jù)是根據(jù)機組冷態(tài)時的情況再綜合一般機組受熱后膨脹的情況得出的，由于各臺機組的實際情況不盡相同，因此受熱后的膨脹也不完全一樣，所以必須結(jié)合各廠的實際情況對機組軸承標高進行調(diào)整。
2）機組中心
嚴格講，機組中心應(yīng)包括轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度、支撐轉(zhuǎn)子各軸承的標高、軸系連接的同心度和平直度。關(guān)于軸承標高對機組振動的影響，前面已經(jīng)講到?，F(xiàn)重點介紹其他兩個方面。
如果轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度偏差過大，則可能會引起汽流激振、電磁激振和動靜碰磨。若碰磨發(fā)生在轉(zhuǎn)軸處，則會使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定普通強迫振動。
當聯(lián)軸器法蘭外園與軸頸不同心、聯(lián)軸器法蘭止口或螺栓孔節(jié)園不同心、端面飄偏、連接螺絲緊力明顯不對稱時，不論圓周和端面如何正確，當把連接螺栓擰緊后，都會使連接軸系不同心和不平直，還會使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生預(yù)載荷。當轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時，軸系同心度和平直度會直接產(chǎn)生振動的激振力，引起機組的振動。
3）軸承自身特性
軸承自身特性對機組振動的影響主要包括軸瓦緊力、頂隙和連接剛度等幾個方面。軸瓦緊力和頂隙主要影響軸承的穩(wěn)定性，如果軸承的穩(wěn)定性太差，在外界因素的影響下容易使機組振動超標。軸承的連接情況主要對軸承剛度產(chǎn)生影響，若軸承剛度不夠，在同樣大小的激振力下引起的振動較大，所以必須將軸承各連接螺栓擰緊，在現(xiàn)場。經(jīng)常發(fā)現(xiàn)由于連接螺栓未擰緊而引起振動的現(xiàn)象。
4）滑銷系統(tǒng)
不論是汽輪機還是發(fā)電機，當機組帶負荷受熱后都要產(chǎn)生膨脹，而又不能讓其自由膨脹，滑銷系統(tǒng)就是用于引導(dǎo)機組膨脹的。當由于某種原因使滑銷系統(tǒng)卡澀時，機組的膨脹就會受到限制，當機組的膨脹受到限制時就會引起機組較大的振動，嚴重時以至于不能開機或者引起動靜碰磨，從而造成更大的破壞。由于膨脹受到限制而無法開機的現(xiàn)象在現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)，因此在檢修和安裝期間應(yīng)該對此引起高度重視。
5）動靜間隙
汽輪機轉(zhuǎn)子與汽缸和軸封之間以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間都存在間隙。當汽輪機轉(zhuǎn)子與汽缸之間的間隙過大時，汽輪機內(nèi)效率會降低；當汽輪機與軸封之間的間隙過大時可能引起蒸汽外漏或者空氣內(nèi)漏，從而影響機組的效率和真空；當發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙過大時同樣會影響發(fā)電機的效率。但是，它們之間的間隙又不能過小，否則將引起動靜碰磨，進一步會使機組的振動變化，以至于機組的振動超標。因此合理調(diào)整隔板汽封、端部汽封以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙是非常重要的。
6）轉(zhuǎn)子結(jié)垢
在大修期間，一般都要對汽輪機葉片上的結(jié)垢進行清理，在進行除垢時應(yīng)該保證除垢方法的正確性，同時要注意對整個轉(zhuǎn)子都要進行除垢，否則可能會在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生新的質(zhì)量不平衡，這種現(xiàn)象曾經(jīng)在有的電廠發(fā)生過。
7）轉(zhuǎn)子中心孔
現(xiàn)代汽輪機轉(zhuǎn)子大軸大都留有中心孔，在中心孔兩端用堵頭封堵，在檢修期間如果不慎讓異物（包括油、水等）進入中心孔，在轉(zhuǎn)子裝復(fù)回原后開機，機組肯定會出現(xiàn)振動異常的現(xiàn)象。
8）活動部件
檢修期間如果有活動部件進入汽輪機，大修后開機活動部件可能在汽流的沖擊下撞傷甚至損壞汽輪機葉片，從而造成嚴重的事故，并引發(fā)機組振動；如果發(fā)電機內(nèi)存在活動部件，一方面可能一起發(fā)電機內(nèi)部短路，另一方面可能引起機組振動的不穩(wěn)定，這將會對機組振動的診斷帶來困難。
三、運行方面
機組的振動除了與制造安裝等因素有關(guān)外，還與機組的運行狀況存在很大的關(guān)系：
1）機組膨脹
機組的滑銷系統(tǒng)對機組振動的影響情況，而機組的膨脹是受其滑銷系統(tǒng)制約的。當滑銷系統(tǒng)本身不存在問題時，如果運行人員操作不當，機組也會出現(xiàn)膨脹不暢的問題。*明顯的例子是在開機過程中，當機組的暖機時間不夠或者升速加負荷過快，則機組各部分的膨脹就不一樣，這樣一方面會產(chǎn)生應(yīng)力，減少機組的壽命；另一方面就會引起過大的差別膨脹，從而影響機組的開機過程。當機組的膨脹不充分時，極易引起機組的振動和動靜碰磨。
2）潤滑油溫
軸頸在軸瓦內(nèi)的穩(wěn)定性如何決定了機組誘發(fā)振動的可能性有多大，當穩(wěn)定性太差時，外界因素的變化很容易引起機組振動的產(chǎn)生。而潤滑油在軸瓦內(nèi)形成的油膜如何又是影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的一個重要影響因素，油膜的形成除了與軸承烏金有關(guān)外，還有一個重要因素就是潤滑油油溫，潤滑油油溫應(yīng)該在一個合理的范圍內(nèi)，過高過低都對油膜的形成不利。
3）軸封溫度
每一軸封的溫度都不一樣，在運行規(guī)程所允許的范圍內(nèi)調(diào)整軸封溫度會對機組的振動產(chǎn)生一定的影響。軸封溫度對機組振動的影響主要表現(xiàn)為溫度對軸承座標高的影響和溫度對端部汽封處動靜間隙的影響，這兩方面對機組振動的影響機理在前面已經(jīng)述
及，在此不再重復(fù)。
4）機組真空和排汽缸溫度
機組真空和排汽缸溫度總是相輔相成的，其中一個因素的變化必然引起另一個因素的改變。對于軸承座坐落在排汽缸上的機組來說，排汽缸溫度的變化主要表現(xiàn)在對軸承座標高的影響上，所以會對機組的振動產(chǎn)生影響。
5）發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流
當電流通過發(fā)電機轉(zhuǎn)子時會產(chǎn)生熱量，這部分熱量就要會使發(fā)電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生膨脹，當發(fā)電機本身存在一定量的質(zhì)量不平衡時，由于膨脹會使該不平衡量產(chǎn)生的力矩發(fā)生改變，從而引起機組的振動變化；當發(fā)電機自身存在膨脹不均時，即使冷態(tài)情況下質(zhì)量平衡較好，也會由于膨脹的不均勻性產(chǎn)生動態(tài)的質(zhì)量不平衡，而這一質(zhì)量不平衡在發(fā)電機轉(zhuǎn)子恢復(fù)到冷態(tài)時也會隨之消失。
另一方面，如果發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)部本身存在短路情況，當電流通過發(fā)電機轉(zhuǎn)子時會產(chǎn)生局部放熱過大的現(xiàn)象，此處的轉(zhuǎn)子由于受到較多的熱量堆積而使膨脹較大，這就與其他地方的膨脹產(chǎn)生差別，又會形成一動態(tài)的質(zhì)量不平衡。
6）斷葉片
當汽輪機發(fā)生斷葉片時，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布明顯發(fā)生改變，因此機組的振動會發(fā)生明顯的變化，這種情況在現(xiàn)場有時可能不會被察覺，因為振動的變化既包括振動大小的變化也包括振動相位的變化，而現(xiàn)場大多數(shù)儀表只能監(jiān)視振動大小的變化。為了盡量避免斷葉片的現(xiàn)象發(fā)生，除了在設(shè)計制造和安裝檢修期間采用適當?shù)拇胧﹣肀ＷC外，運行中在增減機組負荷時應(yīng)盡量平穩(wěn)。
7）大機組的調(diào)門控制方式
根據(jù)資料和現(xiàn)場經(jīng)驗，通過對振動機組大軸振動的頻譜分析發(fā)現(xiàn)，當振動發(fā)生時振動明顯存在半頻分量。根據(jù)分析及*后采用的措施來看，改變機組調(diào)門的控制方式可以控制的機組的振動。具體原因是：由于機組受熱后軸承的膨脹不一樣，結(jié)果造成軸承負荷不同，再加上軸承的穩(wěn)定性不是太好，在外界因素的影響下機組很容易發(fā)生振動異常，如果將調(diào)門的控制方式由順序閥控制改為單閥控制，則可以避免順序閥控制時造成軸承的負荷不同，極易使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)造成機組的振動。
汽輪發(fā)電機組振動影響因素
一、設(shè)計制造方面
汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子是一個高速旋轉(zhuǎn)機械，如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心不重合則會因為轉(zhuǎn)子的不平衡而產(chǎn)生一個離心力，這個離心力對軸承產(chǎn)生一個激振力使之引起機組振動，如果這個離心力過大，則機組的振動就會異常。所以，汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子在裝配時每裝配**葉片都應(yīng)該對該級葉片進行動平衡試驗，整個轉(zhuǎn)子裝配完成后在出廠之前還應(yīng)該對整個轉(zhuǎn)子進行低速和高速動平衡，以確保轉(zhuǎn)子的不平衡量在一個合格的范圍內(nèi)。
在制造廠家，轉(zhuǎn)子不平衡量較大的原因主要由是機械加工精度不夠和裝配質(zhì)量較差引起，所以必須提高加工精度，同時保證裝配質(zhì)量，從而才能保證轉(zhuǎn)子的原始不平衡量不致于太大。另外，如果機組的設(shè)計不當也會引起機組的振動。例如，在設(shè)計階段軸承的選用是非常重要的，如果軸承選取不當，則會因為軸承穩(wěn)定性太差而轉(zhuǎn)子極小的不平衡量也可能引起機組較大的振動，或者油膜形成不好而極易誘發(fā)油膜振動。
二、安裝和檢修方面
安裝和檢修對機組振動的影響非常大，根據(jù)對現(xiàn)場機組振動的經(jīng)驗，現(xiàn)場很多機組的振動過大都是由于安裝和檢修不當引起的，或者說機組的振動很多時候都是可以通過安裝或檢修來解決的。針對現(xiàn)場情況重點介紹對機組振動有明顯影響的幾個方面：
1）軸承標高
不管是汽輪機還是發(fā)電機轉(zhuǎn)子，其兩端都是由軸承支撐的，如果兩端的軸承標高不在一個合理的范圍內(nèi)，則兩端軸承的負荷分配就不合理。負荷較輕的一邊，軸瓦內(nèi)的油膜形成不好或者根本不能建立油膜，如果這樣，極易誘發(fā)機組的自激振動包括油膜振動和汽流激振等；負荷較重的一邊，軸瓦烏金溫度肯定偏高，當軸瓦烏金溫度達到一定值時，很容易產(chǎn)生碾瓦現(xiàn)象，從而引發(fā)機組的振動。
因此在機組大修或者安裝期間，應(yīng)該根據(jù)制造廠家的建議，再結(jié)合各廠的實際情況對機組軸承標高進行認真的調(diào)整。因為制造廠家提供的數(shù)據(jù)是根據(jù)機組冷態(tài)時的情況再綜合一般機組受熱后膨脹的情況得出的，由于各臺機組的實際情況不盡相同，因此受熱后的膨脹也不完全一樣，所以必須結(jié)合各廠的實際情況對機組軸承標高進行調(diào)整。
2）機組中心
嚴格講，機組中心應(yīng)包括轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度、支撐轉(zhuǎn)子各軸承的標高、軸系連接的同心度和平直度。關(guān)于軸承標高對機組振動的影響，前面已經(jīng)講到?，F(xiàn)重點介紹其他兩個方面。
如果轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度偏差過大，則可能會引起汽流激振、電磁激振和動靜碰磨。若碰磨發(fā)生在轉(zhuǎn)軸處，則會使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定普通強迫振動。
當聯(lián)軸器法蘭外園與軸頸不同心、聯(lián)軸器法蘭止口或螺栓孔節(jié)園不同心、端面飄偏、連接螺絲緊力明顯不對稱時，不論圓周和端面如何正確，當把連接螺栓擰緊后，都會使連接軸系不同心和不平直，還會使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生預(yù)載荷。當轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時，軸系同心度和平直度會直接產(chǎn)生振動的激振力，引起機組的振動。
3）軸承自身特性
軸承自身特性對機組振動的影響主要包括軸瓦緊力、頂隙和連接剛度等幾個方面。軸瓦緊力和頂隙主要影響軸承的穩(wěn)定性，如果軸承的穩(wěn)定性太差，在外界因素的影響下容易使機組振動超標。軸承的連接情況主要對軸承剛度產(chǎn)生影響，若軸承剛度不夠，在同樣大小的激振力下引起的振動較大，所以必須將軸承各連接螺栓擰緊，在現(xiàn)場。經(jīng)常發(fā)現(xiàn)由于連接螺栓未擰緊而引起振動的現(xiàn)象。
4）滑銷系統(tǒng)
不論是汽輪機還是發(fā)電機，當機組帶負荷受熱后都要產(chǎn)生膨脹，而又不能讓其自由膨脹，滑銷系統(tǒng)就是用于引導(dǎo)機組膨脹的。當由于某種原因使滑銷系統(tǒng)卡澀時，機組的膨脹就會受到限制，當機組的膨脹受到限制時就會引起機組較大的振動，嚴重時以至于不能開機或者引起動靜碰磨，從而造成更大的破壞。由于膨脹受到限制而無法開機的現(xiàn)象在現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)，因此在檢修和安裝期間應(yīng)該對此引起高度重視。
5）動靜間隙
汽輪機轉(zhuǎn)子與汽缸和軸封之間以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間都存在間隙。當汽輪機轉(zhuǎn)子與汽缸之間的間隙過大時，汽輪機內(nèi)效率會降低；當汽輪機與軸封之間的間隙過大時可能引起蒸汽外漏或者空氣內(nèi)漏，從而影響機組的效率和真空；當發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙過大時同樣會影響發(fā)電機的效率。但是，它們之間的間隙又不能過小，否則將引起動靜碰磨，進一步會使機組的振動變化，以至于機組的振動超標。因此合理調(diào)整隔板汽封、端部汽封以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙是非常重要的。
6）轉(zhuǎn)子結(jié)垢
在大修期間，一般都要對汽輪機葉片上的結(jié)垢進行清理，在進行除垢時應(yīng)該保證除垢方法的正確性，同時要注意對整個轉(zhuǎn)子都要進行除垢，否則可能會在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生新的質(zhì)量不平衡，這種現(xiàn)象曾經(jīng)在有的電廠發(fā)生過。
7）轉(zhuǎn)子中心孔
現(xiàn)代汽輪機轉(zhuǎn)子大軸大都留有中心孔，在中心孔兩端用堵頭封堵，在檢修期間如果不慎讓異物（包括油、水等）進入中心孔，在轉(zhuǎn)子裝復(fù)回原后開機，機組肯定會出現(xiàn)振動異常的現(xiàn)象。
8）活動部件
檢修期間如果有活動部件進入汽輪機，大修后開機活動部件可能在汽流的沖擊下撞傷甚至損壞汽輪機葉片，從而造成嚴重的事故，并引發(fā)機組振動；如果發(fā)電機內(nèi)存在活動部件，一方面可能一起發(fā)電機內(nèi)部短路，另一方面可能引起機組振動的不穩(wěn)定，這將會對機組振動的診斷帶來困難。
三、運行方面
機組的振動除了與制造安裝等因素有關(guān)外，還與機組的運行狀況存在很大的關(guān)系：
1）機組膨脹
機組的滑銷系統(tǒng)對機組振動的影響情況，而機組的膨脹是受其滑銷系統(tǒng)制約的。當滑銷系統(tǒng)本身不存在問題時，如果運行人員操作不當，機組也會出現(xiàn)膨脹不暢的問題。*明顯的例子是在開機過程中，當機組的暖機時間不夠或者升速加負荷過快，則機組各部分的膨脹就不一樣，這樣一方面會產(chǎn)生應(yīng)力，減少機組的壽命；另一方面就會引起過大的差別膨脹，從而影響機組的開機過程。當機組的膨脹不充分時，極易引起機組的振動和動靜碰磨。
2）潤滑油溫
軸頸在軸瓦內(nèi)的穩(wěn)定性如何決定了機組誘發(fā)振動的可能性有多大，當穩(wěn)定性太差時，外界因素的變化很容易引起機組振動的產(chǎn)生。而潤滑油在軸瓦內(nèi)形成的油膜如何又是影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的一個重要影響因素，油膜的形成除了與軸承烏金有關(guān)外，還有一個重要因素就是潤滑油油溫，潤滑油油溫應(yīng)該在一個合理的范圍內(nèi)，過高過低都對油膜的形成不利。
3）軸封溫度
每一軸封的溫度都不一樣，在運行規(guī)程所允許的范圍內(nèi)調(diào)整軸封溫度會對機組的振動產(chǎn)生一定的影響。軸封溫度對機組振動的影響主要表現(xiàn)為溫度對軸承座標高的影響和溫度對端部汽封處動靜間隙的影響，這兩方面對機組振動的影響機理在前面已經(jīng)述
及，在此不再重復(fù)。
4）機組真空和排汽缸溫度
機組真空和排汽缸溫度總是相輔相成的，其中一個因素的變化必然引起另一個因素的改變。對于軸承座坐落在排汽缸上的機組來說，排汽缸溫度的變化主要表現(xiàn)在對軸承座標高的影響上，所以會對機組的振動產(chǎn)生影響。
5）發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流
當電流通過發(fā)電機轉(zhuǎn)子時會產(chǎn)生熱量，這部分熱量就要會使發(fā)電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生膨脹，當發(fā)電機本身存在一定量的質(zhì)量不平衡時，由于膨脹會使該不平衡量產(chǎn)生的力矩發(fā)生改變，從而引起機組的振動變化；當發(fā)電機自身存在膨脹不均時，即使冷態(tài)情況下質(zhì)量平衡較好，也會由于膨脹的不均勻性產(chǎn)生動態(tài)的質(zhì)量不平衡，而這一質(zhì)量不平衡在發(fā)電機轉(zhuǎn)子恢復(fù)到冷態(tài)時也會隨之消失。
另一方面，如果發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)部本身存在短路情況，當電流通過發(fā)電機轉(zhuǎn)子時會產(chǎn)生局部放熱過大的現(xiàn)象，此處的轉(zhuǎn)子由于受到較多的熱量堆積而使膨脹較大，這就與其他地方的膨脹產(chǎn)生差別，又會形成一動態(tài)的質(zhì)量不平衡。
6）斷葉片
當汽輪機發(fā)生斷葉片時，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布明顯發(fā)生改變，因此機組的振動會發(fā)生明顯的變化，這種情況在現(xiàn)場有時可能不會被察覺，因為振動的變化既包括振動大小的變化也包括振動相位的變化，而現(xiàn)場大多數(shù)儀表只能監(jiān)視振動大小的變化。為了盡量避免斷葉片的現(xiàn)象發(fā)生，除了在設(shè)計制造和安裝檢修期間采用適當?shù)拇胧﹣肀ＷC外，運行中在增減機組負荷時應(yīng)盡量平穩(wěn)。
7）大機組的調(diào)門控制方式
根據(jù)資料和現(xiàn)場經(jīng)驗，通過對振動機組大軸振動的頻譜分析發(fā)現(xiàn)，當振動發(fā)生時振動明顯存在半頻分量。根據(jù)分析及*后采用的措施來看，改變機組調(diào)門的控制方式可以控制的機組的振動。具體原因是：由于機組受熱后軸承的膨脹不一樣，結(jié)果造成軸承負荷不同，再加上軸承的穩(wěn)定性不是太好，在外界因素的影響下機組很容易發(fā)生振動異常，如果將調(diào)門的控制方式由順序閥控制改為單閥控制，則可以避免順序閥控制時造成軸承的負荷不同，極易使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)造成機組的振動。
汽輪發(fā)電機組振動影響因素
一、設(shè)計制造方面
汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子是一個高速旋轉(zhuǎn)機械，如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心不重合則會因為轉(zhuǎn)子的不平衡而產(chǎn)生一個離心力，這個離心力對軸承產(chǎn)生一個激振力使之引起機組振動，如果這個離心力過大，則機組的振動就會異常。所以，汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子在裝配時每裝配**葉片都應(yīng)該對該級葉片進行動平衡試驗，整個轉(zhuǎn)子裝配完成后在出廠之前還應(yīng)該對整個轉(zhuǎn)子進行低速和高速動平衡，以確保轉(zhuǎn)子的不平衡量在一個合格的范圍內(nèi)。
在制造廠家，轉(zhuǎn)子不平衡量較大的原因主要由是機械加工精度不夠和裝配質(zhì)量較差引起，所以必須提高加工精度，同時保證裝配質(zhì)量，從而才能保證轉(zhuǎn)子的原始不平衡量不致于太大。另外，如果機組的設(shè)計不當也會引起機組的振動。例如，在設(shè)計階段軸承的選用是非常重要的，如果軸承選取不當，則會因為軸承穩(wěn)定性太差而轉(zhuǎn)子極小的不平衡量也可能引起機組較大的振動，或者油膜形成不好而極易誘發(fā)油膜振動。
二、安裝和檢修方面
安裝和檢修對機組振動的影響非常大，根據(jù)對現(xiàn)場機組振動的經(jīng)驗，現(xiàn)場很多機組的振動過大都是由于安裝和檢修不當引起的，或者說機組的振動很多時候都是可以通過安裝或檢修來解決的。針對現(xiàn)場情況重點介紹對機組振動有明顯影響的幾個方面：
1）軸承標高
不管是汽輪機還是發(fā)電機轉(zhuǎn)子，其兩端都是由軸承支撐的，如果兩端的軸承標高不在一個合理的范圍內(nèi)，則兩端軸承的負荷分配就不合理。負荷較輕的一邊，軸瓦內(nèi)的油膜形成不好或者根本不能建立油膜，如果這樣，極易誘發(fā)機組的自激振動包括油膜振動和汽流激振等；負荷較重的一邊，軸瓦烏金溫度肯定偏高，當軸瓦烏金溫度達到一定值時，很容易產(chǎn)生碾瓦現(xiàn)象，從而引發(fā)機組的振動。
因此在機組大修或者安裝期間，應(yīng)該根據(jù)制造廠家的建議，再結(jié)合各廠的實際情況對機組軸承標高進行認真的調(diào)整。因為制造廠家提供的數(shù)據(jù)是根據(jù)機組冷態(tài)時的情況再綜合一般機組受熱后膨脹的情況得出的，由于各臺機組的實際情況不盡相同，因此受熱后的膨脹也不完全一樣，所以必須結(jié)合各廠的實際情況對機組軸承標高進行調(diào)整。
2）機組中心
嚴格講，機組中心應(yīng)包括轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度、支撐轉(zhuǎn)子各軸承的標高、軸系連接的同心度和平直度。關(guān)于軸承標高對機組振動的影響，前面已經(jīng)講到?，F(xiàn)重點介紹其他兩個方面。
如果轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度偏差過大，則可能會引起汽流激振、電磁激振和動靜碰磨。若碰磨發(fā)生在轉(zhuǎn)軸處，則會使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定普通強迫振動。
當聯(lián)軸器法蘭外園與軸頸不同心、聯(lián)軸器法蘭止口或螺栓孔節(jié)園不同心、端面飄偏、連接螺絲緊力明顯不對稱時，不論圓周和端面如何正確，當把連接螺栓擰緊后，都會使連接軸系不同心和不平直，還會使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生預(yù)載荷。當轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時，軸系同心度和平直度會直接產(chǎn)生振動的激振力，引起機組的振動。
3）軸承自身特性
軸承自身特性對機組振動的影響主要包括軸瓦緊力、頂隙和連接剛度等幾個方面。軸瓦緊力和頂隙主要影響軸承的穩(wěn)定性，如果軸承的穩(wěn)定性太差，在外界因素的影響下容易使機組振動超標。軸承的連接情況主要對軸承剛度產(chǎn)生影響，若軸承剛度不夠，在同樣大小的激振力下引起的振動較大，所以必須將軸承各連接螺栓擰緊，在現(xiàn)場。經(jīng)常發(fā)現(xiàn)由于連接螺栓未擰緊而引起振動的現(xiàn)象。
4）滑銷系統(tǒng)
不論是汽輪機還是發(fā)電機，當機組帶負荷受熱后都要產(chǎn)生膨脹，而又不能讓其自由膨脹，滑銷系統(tǒng)就是用于引導(dǎo)機組膨脹的。當由于某種原因使滑銷系統(tǒng)卡澀時，機組的膨脹就會受到限制，當機組的膨脹受到限制時就會引起機組較大的振動，嚴重時以至于不能開機或者引起動靜碰磨，從而造成更大的破壞。由于膨脹受到限制而無法開機的現(xiàn)象在現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)，因此在檢修和安裝期間應(yīng)該對此引起高度重視。
5）動靜間隙
汽輪機轉(zhuǎn)子與汽缸和軸封之間以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間都存在間隙。當汽輪機轉(zhuǎn)子與汽缸之間的間隙過大時，汽輪機內(nèi)效率會降低；當汽輪機與軸封之間的間隙過大時可能引起蒸汽外漏或者空氣內(nèi)漏，從而影響機組的效率和真空；當發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙過大時同樣會影響發(fā)電機的效率。但是，它們之間的間隙又不能過小，否則將引起動靜碰磨，進一步會使機組的振動變化，以至于機組的振動超標。因此合理調(diào)整隔板汽封、端部汽封以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙是非常重要的。
6）轉(zhuǎn)子結(jié)垢
在大修期間，一般都要對汽輪機葉片上的結(jié)垢進行清理，在進行除垢時應(yīng)該保證除垢方法的正確性，同時要注意對整個轉(zhuǎn)子都要進行除垢，否則可能會在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生新的質(zhì)量不平衡，這種現(xiàn)象曾經(jīng)在有的電廠發(fā)生過。
7）轉(zhuǎn)子中心孔
現(xiàn)代汽輪機轉(zhuǎn)子大軸大都留有中心孔，在中心孔兩端用堵頭封堵，在檢修期間如果不慎讓異物（包括油、水等）進入中心孔，在轉(zhuǎn)子裝復(fù)回原后開機，機組肯定會出現(xiàn)振動異常的現(xiàn)象。
8）活動部件
檢修期間如果有活動部件進入汽輪機，大修后開機活動部件可能在汽流的沖擊下撞傷甚至損壞汽輪機葉片，從而造成嚴重的事故，并引發(fā)機組振動；如果發(fā)電機內(nèi)存在活動部件，一方面可能一起發(fā)電機內(nèi)部短路，另一方面可能引起機組振動的不穩(wěn)定，這將會對機組振動的診斷帶來困難。
三、運行方面
機組的振動除了與制造安裝等因素有關(guān)外，還與機組的運行狀況存在很大的關(guān)系：
1）機組膨脹
機組的滑銷系統(tǒng)對機組振動的影響情況，而機組的膨脹是受其滑銷系統(tǒng)制約的。當滑銷系統(tǒng)本身不存在問題時，如果運行人員操作不當，機組也會出現(xiàn)膨脹不暢的問題。*明顯的例子是在開機過程中，當機組的暖機時間不夠或者升速加負荷過快，則機組各部分的膨脹就不一樣，這樣一方面會產(chǎn)生應(yīng)力，減少機組的壽命；另一方面就會引起過大的差別膨脹，從而影響機組的開機過程。當機組的膨脹不充分時，極易引起機組的振動和動靜碰磨。
2）潤滑油溫
軸頸在軸瓦內(nèi)的穩(wěn)定性如何決定了機組誘發(fā)振動的可能性有多大，當穩(wěn)定性太差時，外界因素的變化很容易引起機組振動的產(chǎn)生。而潤滑油在軸瓦內(nèi)形成的油膜如何又是影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的一個重要影響因素，油膜的形成除了與軸承烏金有關(guān)外，還有一個重要因素就是潤滑油油溫，潤滑油油溫應(yīng)該在一個合理的范圍內(nèi)，過高過低都對油膜的形成不利。
3）軸封溫度
每一軸封的溫度都不一樣，在運行規(guī)程所允許的范圍內(nèi)調(diào)整軸封溫度會對機組的振動產(chǎn)生一定的影響。軸封溫度對機組振動的影響主要表現(xiàn)為溫度對軸承座標高的影響和溫度對端部汽封處動靜間隙的影響，這兩方面對機組振動的影響機理在前面已經(jīng)述
及，在此不再重復(fù)。
4）機組真空和排汽缸溫度
機組真空和排汽缸溫度總是相輔相成的，其中一個因素的變化必然引起另一個因素的改變。對于軸承座坐落在排汽缸上的機組來說，排汽缸溫度的變化主要表現(xiàn)在對軸承座標高的影響上，所以會對機組的振動產(chǎn)生影響。
5）發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流
當電流通過發(fā)電機轉(zhuǎn)子時會產(chǎn)生熱量，這部分熱量就要會使發(fā)電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生膨脹，當發(fā)電機本身存在一定量的質(zhì)量不平衡時，由于膨脹會使該不平衡量產(chǎn)生的力矩發(fā)生改變，從而引起機組的振動變化；當發(fā)電機自身存在膨脹不均時，即使冷態(tài)情況下質(zhì)量平衡較好，也會由于膨脹的不均勻性產(chǎn)生動態(tài)的質(zhì)量不平衡，而這一質(zhì)量不平衡在發(fā)電機轉(zhuǎn)子恢復(fù)到冷態(tài)時也會隨之消失。
另一方面，如果發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)部本身存在短路情況，當電流通過發(fā)電機轉(zhuǎn)子時會產(chǎn)生局部放熱過大的現(xiàn)象，此處的轉(zhuǎn)子由于受到較多的熱量堆積而使膨脹較大，這就與其他地方的膨脹產(chǎn)生差別，又會形成一動態(tài)的質(zhì)量不平衡。
6）斷葉片
當汽輪機發(fā)生斷葉片時，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布明顯發(fā)生改變，因此機組的振動會發(fā)生明顯的變化，這種情況在現(xiàn)場有時可能不會被察覺，因為振動的變化既包括振動大小的變化也包括振動相位的變化，而現(xiàn)場大多數(shù)儀表只能監(jiān)視振動大小的變化。為了盡量避免斷葉片的現(xiàn)象發(fā)生，除了在設(shè)計制造和安裝檢修期間采用適當?shù)拇胧﹣肀ＷC外，運行中在增減機組負荷時應(yīng)盡量平穩(wěn)。
7）大機組的調(diào)門控制方式
根據(jù)資料和現(xiàn)場經(jīng)驗，通過對振動機組大軸振動的頻譜分析發(fā)現(xiàn)，當振動發(fā)生時振動明顯存在半頻分量。根據(jù)分析及*后采用的措施來看，改變機組調(diào)門的控制方式可以控制的機組的振動。具體原因是：由于機組受熱后軸承的膨脹不一樣，結(jié)果造成軸承負荷不同，再加上軸承的穩(wěn)定性不是太好，在外界因素的影響下機組很容易發(fā)生振動異常，如果將調(diào)門的控制方式由順序閥控制改為單閥控制，則可以避免順序閥控制時造成軸承的負荷不同，極易使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)造成機組的振動。
汽輪發(fā)電機組振動影響因素
一、設(shè)計制造方面
汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子是一個高速旋轉(zhuǎn)機械，如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心不重合則會因為轉(zhuǎn)子的不平衡而產(chǎn)生一個離心力，這個離心力對軸承產(chǎn)生一個激振力使之引起機組振動，如果這個離心力過大，則機組的振動就會異常。所以，汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子在裝配時每裝配**葉片都應(yīng)該對該級葉片進行動平衡試驗，整個轉(zhuǎn)子裝配完成后在出廠之前還應(yīng)該對整個轉(zhuǎn)子進行低速和高速動平衡，以確保轉(zhuǎn)子的不平衡量在一個合格的范圍內(nèi)。
在制造廠家，轉(zhuǎn)子不平衡量較大的原因主要由是機械加工精度不夠和裝配質(zhì)量較差引起，所以必須提高加工精度，同時保證裝配質(zhì)量，從而才能保證轉(zhuǎn)子的原始不平衡量不致于太大。另外，如果機組的設(shè)計不當也會引起機組的振動。例如，在設(shè)計階段軸承的選用是非常重要的，如果軸承選取不當，則會因為軸承穩(wěn)定性太差而轉(zhuǎn)子極小的不平衡量也可能引起機組較大的振動，或者油膜形成不好而極易誘發(fā)油膜振動。
二、安裝和檢修方面
安裝和檢修對機組振動的影響非常大，根據(jù)對現(xiàn)場機組振動的經(jīng)驗，現(xiàn)場很多機組的振動過大都是由于安裝和檢修不當引起的，或者說機組的振動很多時候都是可以通過安裝或檢修來解決的。針對現(xiàn)場情況重點介紹對機組振動有明顯影響的幾個方面：
1）軸承標高
不管是汽輪機還是發(fā)電機轉(zhuǎn)子，其兩端都是由軸承支撐的，如果兩端的軸承標高不在一個合理的范圍內(nèi)，則兩端軸承的負荷分配就不合理。負荷較輕的一邊，軸瓦內(nèi)的油膜形成不好或者根本不能建立油膜，如果這樣，極易誘發(fā)機組的自激振動包括油膜振動和汽流激振等；負荷較重的一邊，軸瓦烏金溫度肯定偏高，當軸瓦烏金溫度達到一定值時，很容易產(chǎn)生碾瓦現(xiàn)象，從而引發(fā)機組的振動。
因此在機組大修或者安裝期間，應(yīng)該根據(jù)制造廠家的建議，再結(jié)合各廠的實際情況對機組軸承標高進行認真的調(diào)整。因為制造廠家提供的數(shù)據(jù)是根據(jù)機組冷態(tài)時的情況再綜合一般機組受熱后膨脹的情況得出的，由于各臺機組的實際情況不盡相同，因此受熱后的膨脹也不完全一樣，所以必須結(jié)合各廠的實際情況對機組軸承標高進行調(diào)整。
2）機組中心
嚴格講，機組中心應(yīng)包括轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度、支撐轉(zhuǎn)子各軸承的標高、軸系連接的同心度和平直度。關(guān)于軸承標高對機組振動的影響，前面已經(jīng)講到?，F(xiàn)重點介紹其他兩個方面。
如果轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度偏差過大，則可能會引起汽流激振、電磁激振和動靜碰磨。若碰磨發(fā)生在轉(zhuǎn)軸處，則會使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定普通強迫振動。
當聯(lián)軸器法蘭外園與軸頸不同心、聯(lián)軸器法蘭止口或螺栓孔節(jié)園不同心、端面飄偏、連接螺絲緊力明顯不對稱時，不論圓周和端面如何正確，當把連接螺栓擰緊后，都會使連接軸系不同心和不平直，還會使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生預(yù)載荷。當轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時，軸系同心度和平直度會直接產(chǎn)生振動的激振力，引起機組的振動。
3）軸承自身特性
軸承自身特性對機組振動的影響主要包括軸瓦緊力、頂隙和連接剛度等幾個方面。軸瓦緊力和頂隙主要影響軸承的穩(wěn)定性，如果軸承的穩(wěn)定性太差，在外界因素的影響下容易使機組振動超標。軸承的連接情況主要對軸承剛度產(chǎn)生影響，若軸承剛度不夠，在同樣大小的激振力下引起的振動較大，所以必須將軸承各連接螺栓擰緊，在現(xiàn)場。經(jīng)常發(fā)現(xiàn)由于連接螺栓未擰緊而引起振動的現(xiàn)象。
4）滑銷系統(tǒng)
不論是汽輪機還是發(fā)電機，當機組帶負荷受熱后都要產(chǎn)生膨脹，而又不能讓其自由膨脹，滑銷系統(tǒng)就是用于引導(dǎo)機組膨脹的。當由于某種原因使滑銷系統(tǒng)卡澀時，機組的膨脹就會受到限制，當機組的膨脹受到限制時就會引起機組較大的振動，嚴重時以至于不能開機或者引起動靜碰磨，從而造成更大的破壞。由于膨脹受到限制而無法開機的現(xiàn)象在現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)，因此在檢修和安裝期間應(yīng)該對此引起高度重視。
5）動靜間隙
汽輪機轉(zhuǎn)子與汽缸和軸封之間以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間都存在間隙。當汽輪機轉(zhuǎn)子與汽缸之間的間隙過大時，汽輪機內(nèi)效率會降低；當汽輪機與軸封之間的間隙過大時可能引起蒸汽外漏或者空氣內(nèi)漏，從而影響機組的效率和真空；當發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙過大時同樣會影響發(fā)電機的效率。但是，它們之間的間隙又不能過小，否則將引起動靜碰磨，進一步會使機組的振動變化，以至于機組的振動超標。因此合理調(diào)整隔板汽封、端部汽封以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙是非常重要的。
6）轉(zhuǎn)子結(jié)垢
在大修期間，一般都要對汽輪機葉片上的結(jié)垢進行清理，在進行除垢時應(yīng)該保證除垢方法的正確性，同時要注意對整個轉(zhuǎn)子都要進行除垢，否則可能會在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生新的質(zhì)量不平衡，這種現(xiàn)象曾經(jīng)在有的電廠發(fā)生過。
7）轉(zhuǎn)子中心孔
現(xiàn)代汽輪機轉(zhuǎn)子大軸大都留有中心孔，在中心孔兩端用堵頭封堵，在檢修期間如果不慎讓異物（包括油、水等）進入中心孔，在轉(zhuǎn)子裝復(fù)回原后開機，機組肯定會出現(xiàn)振動異常的現(xiàn)象。
8）活動部件
檢修期間如果有活動部件進入汽輪機，大修后開機活動部件可能在汽流的沖擊下撞傷甚至損壞汽輪機葉片，從而造成嚴重的事故，并引發(fā)機組振動；如果發(fā)電機內(nèi)存在活動部件，一方面可能一起發(fā)電機內(nèi)部短路，另一方面可能引起機組振動的不穩(wěn)定，這將會對機組振動的診斷帶來困難。
三、運行方面
機組的振動除了與制造安裝等因素有關(guān)外，還與機組的運行狀況存在很大的關(guān)系：
1）機組膨脹
機組的滑銷系統(tǒng)對機組振動的影響情況，而機組的膨脹是受其滑銷系統(tǒng)制約的。當滑銷系統(tǒng)本身不存在問題時，如果運行人員操作不當，機組也會出現(xiàn)膨脹不暢的問題。*明顯的例子是在開機過程中，當機組的暖機時間不夠或者升速加負荷過快，則機組各部分的膨脹就不一樣，這樣一方面會產(chǎn)生應(yīng)力，減少機組的壽命；另一方面就會引起過大的差別膨脹，從而影響機組的開機過程。當機組的膨脹不充分時，極易引起機組的振動和動靜碰磨。
2）潤滑油溫
軸頸在軸瓦內(nèi)的穩(wěn)定性如何決定了機組誘發(fā)振動的可能性有多大，當穩(wěn)定性太差時，外界因素的變化很容易引起機組振動的產(chǎn)生。而潤滑油在軸瓦內(nèi)形成的油膜如何又是影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的一個重要影響因素，油膜的形成除了與軸承烏金有關(guān)外，還有一個重要因素就是潤滑油油溫，潤滑油油溫應(yīng)該在一個合理的范圍內(nèi)，過高過低都對油膜的形成不利。
3）軸封溫度
每一軸封的溫度都不一樣，在運行規(guī)程所允許的范圍內(nèi)調(diào)整軸封溫度會對機組的振動產(chǎn)生一定的影響。軸封溫度對機組振動的影響主要表現(xiàn)為溫度對軸承座標高的影響和溫度對端部汽封處動靜間隙的影響，這兩方面對機組振動的影響機理在前面已經(jīng)述
及，在此不再重復(fù)。
4）機組真空和排汽缸溫度
機組真空和排汽缸溫度總是相輔相成的，其中一個因素的變化必然引起另一個因素的改變。對于軸承座坐落在排汽缸上的機組來說，排汽缸溫度的變化主要表現(xiàn)在對軸承座標高的影響上，所以會對機組的振動產(chǎn)生影響。
5）發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流
當電流通過發(fā)電機轉(zhuǎn)子時會產(chǎn)生熱量，這部分熱量就要會使發(fā)電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生膨脹，當發(fā)電機本身存在一定量的質(zhì)量不平衡時，由于膨脹會使該不平衡量產(chǎn)生的力矩發(fā)生改變，從而引起機組的振動變化；當發(fā)電機自身存在膨脹不均時，即使冷態(tài)情況下質(zhì)量平衡較好，也會由于膨脹的不均勻性產(chǎn)生動態(tài)的質(zhì)量不平衡，而這一質(zhì)量不平衡在發(fā)電機轉(zhuǎn)子恢復(fù)到冷態(tài)時也會隨之消失。
另一方面，如果發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)部本身存在短路情況，當電流通過發(fā)電機轉(zhuǎn)子時會產(chǎn)生局部放熱過大的現(xiàn)象，此處的轉(zhuǎn)子由于受到較多的熱量堆積而使膨脹較大，這就與其他地方的膨脹產(chǎn)生差別，又會形成一動態(tài)的質(zhì)量不平衡。
6）斷葉片
當汽輪機發(fā)生斷葉片時，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布明顯發(fā)生改變，因此機組的振動會發(fā)生明顯的變化，這種情況在現(xiàn)場有時可能不會被察覺，因為振動的變化既包括振動大小的變化也包括振動相位的變化，而現(xiàn)場大多數(shù)儀表只能監(jiān)視振動大小的變化。為了盡量避免斷葉片的現(xiàn)象發(fā)生，除了在設(shè)計制造和安裝檢修期間采用適當?shù)拇胧﹣肀ＷC外，運行中在增減機組負荷時應(yīng)盡量平穩(wěn)。
7）大機組的調(diào)門控制方式
根據(jù)資料和現(xiàn)場經(jīng)驗，通過對振動機組大軸振動的頻譜分析發(fā)現(xiàn)，當振動發(fā)生時振動明顯存在半頻分量。根據(jù)分析及*后采用的措施來看，改變機組調(diào)門的控制方式可以控制的機組的振動。具體原因是：由于機組受熱后軸承的膨脹不一樣，結(jié)果造成軸承負荷不同，再加上軸承的穩(wěn)定性不是太好，在外界因素的影響下機組很容易發(fā)生振動異常，如果將調(diào)門的控制方式由順序閥控制改為單閥控制，則可以避免順序閥控制時造成軸承的負荷不同，極易使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)造成機組的振動。
