最全的汽轮发电机组振动影响因素总结

2019-02-1113:42:36 发表评论 107

汽轮发电机组轴承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运行能带来最大的经济效益。引起汽轮发电机组轴承振动过大或者异常的原因有很多,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。下面分别对这几个方面来进行总结。

一、设计制造方面

汽轮发电机转子是一个高速旋转的机械,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,这个离心力会对轴承产生一个激振力而使之引起机组振动,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。

在厂家制造过程中,产生汽轮发电机转子不平衡量较大的原因是机械加工精度不够和装配工艺质量较差,所以必须提高机械加工精度,同时保证装配质量,从而才能保证转子的原始不平衡量较小。另外,如果机组的设计不当也会引起机组的振动。例如,在设计阶段机组支持轴承的选用也是非常重要的,如果轴承选取不当,也会因为轴承的稳定性较差,汽轮发电机转子哪怕是极小的不平衡量也会引起机组较大的振动;轴承的油膜形成不好也极易诱发油膜振荡而产生振动。

二、安全和检修方面

汽轮发电机组在安装和检修过程中的工艺质量对机组振动的影响非常大,根据对现场机组振动的分析,很多汽轮发电机组的轴承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。针对现场的安装和检修情况,下面重点介绍对机组振动有明显影响的几个因素:

1、轴承的标高

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设计要求的范围内,那么转子两端轴承的负荷分配就不合理。负荷较轻的一边,轴瓦内的油膜将会形成不好或者根本不能建立油膜,这样就会诱发机组的自激振动、油膜振动和汽流激振等;而负荷较重的一边,由于吃力太大,会引起轴瓦温度升高,当轴瓦乌金温度达到一定值时,很容易产生轴瓦乌金过热现象,从而造成机组的振动。

因此,在汽轮发电机组大修或者安装时,应该根据制造厂家的技术要求,再结合现场的实际情况对机组轴承标高进行认真的调整。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、自身特性

轴承自身特性对机组振动也会产生影响,主要包括轴瓦的紧力、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。

3、机组中心

严格来讲,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。关于轴承标高对机组振动的影响,前面已经讲到。现重点介绍其它的两个方面: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。若发生碰磨,则会使转子发生热弯曲而引起不稳定强迫振动。当联轴器法兰外圆与轴颈不同心、联轴器法兰止口或螺栓孔节圆不同心、端面瓢偏、连接螺栓紧力明显不对称时,不论圆周和端面中心数据调整的如何正确,当把连接螺栓拧紧后,都会使轴系不同心和不平直。当转子处于旋转状态时,轴系同心度和平直度会直接产生振动的激振力,引起机组的振动。

4、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,但是不能让其自由膨胀,滑销系统就是用于引导机组膨胀的。由于某种原因使滑销系统卡涩时,机组的膨胀就会受到限制,就会引起机组较大的振动,严重时导致不能开机或者引起动、静碰磨,从而造成更大的破坏。由于膨胀受到限制而无法开机的现象在现场经常出现,因此在检修和安装期间应该对此引起高度重视。

5、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会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,会使机组的振动超标。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。

6、转子结垢

机组在大修期间,一般都要对汽轮机叶片上的结垢进行清理,在进行除垢时应该保证除垢方法的正确性,同时要注意对整个转子都要进行除垢,否则可能会在转子上产生新的质量不平衡,这种现象曾经在有的电厂发生过。

7、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。

8、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,一方面可能引起发电机内部短路;另一方面可能引起机组振动的不稳定,这将会给机组振动的原因诊断带来困难。

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三、运行方面

如果在机组设计制造、安装和检修期间各方面都能保证质量,那机组就不会发生振动大而影响运行了吗?答案是否定的,机组的振动除了与上面阐述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。

1、机组膨胀

前面已经讲到,机组的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。最明显的例子是在开机过程中,当机组的暖机时间不够或者升速加负荷过快,则机组各部分的膨胀就不一样,这样一方面会产生热应力,减少机组的寿命;另一方面就会引起过大的膨胀差,从而影响机组的开机过程。当机组的膨胀不充分时,极易引起机组的动、静碰磨而产生振动。

2、润滑油温

轴颈在轴瓦内的稳定性如何决定了机组诱发振动的可能性有多大,当稳定性太差时,外界因素的变化很容易引起机组振动的产生。而润滑油在轴瓦内形成的油膜如何又是影响转子稳定性的一个重要影响因素,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、轴封进汽温度

每一轴封的进汽温度都不一样,在运行规程所允许的范围内调整轴封进汽温度会对机组的振动产生一定的影响。轴封进汽温度对机组振动的影响主要表现为进汽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,这两方面对机组振动的影响机理在前面已经述及。

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。

5、发电机转子电流

当电流通过发电机转子时会产生热量,这部分热量就要会使发电机转子产生膨胀,当发电机转子本身存在一定量的质量不平衡时,由于膨胀会使该不平衡量产生的力矩发生改变,从而引起机组的振动变化;当发电机转子自身存在膨胀不均时,即使冷态情况下质量平衡较好,也会由于膨胀的不均匀性产生动态的质量不平衡,而这一质量不平衡在发电机转子恢复到冷态时也会随之消失。

另一方面,如果发电机转子内部本身存在短路情况,当电流通过发电机转子时会产生局部放热过大的现象,此处的转子由于受到较多的热量堆积而使膨胀较大,这就与其它地方的膨胀产生差别,又会形成一动态的质量不平衡。

6、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。

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