王開艷

山西潞安礦業(yè)集團(tuán)公司五陽熱電廠，山西長治 046205

0 引言

五陽熱電廠2#汽輪機(jī)為次高壓、單缸、沖動凝汽式（帶非調(diào)整抽氣），汽輪機(jī)額定功率25mW，經(jīng)濟(jì)功率為20mW，除非調(diào)整工業(yè)抽氣外，另帶5級不可調(diào)整的回?zé)岢闅狻?/p>

1 改進(jìn)處理前的振動情況

2#汽輪機(jī)的正常振動值范圍應(yīng)在70μm以下，超過這個振動值，就屬于非正常運(yùn)行狀態(tài)。2#汽輪機(jī)組有4個瓦，其中1W～4W的垂直振動長期處于偏高狀態(tài)，受這一因素的制約，使得2#機(jī)組只能小負(fù)荷運(yùn)行。曾經(jīng)就因一次振動達(dá)到報(bào)警值而停機(jī)兩天，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)。表1為改進(jìn)處理前某日的一個時間段振動值。

表1

我們從觀察中發(fā)現(xiàn)，可以看出2#機(jī)組嚴(yán)重超標(biāo)，對機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了極大影響。

2 振動大的原因分析

從理論來講，一般引起機(jī)組振動增大的原因是多方面的，判斷異常的振動因素也是比較復(fù)雜的，但從形成原因方面來看可以分成3大類：一是結(jié)構(gòu)方面的原因：即與機(jī)器設(shè)計(jì)、構(gòu)造方面的缺點(diǎn)有關(guān)，這種原因是由制造廠帶來的，如果不從結(jié)構(gòu)方面采取措施就不易消除；二是安裝方面的原因：即機(jī)器在組合裝配和現(xiàn)場安裝方面，工藝質(zhì)量不達(dá)要求；三是運(yùn)行方面的原因：即由機(jī)器不正確的運(yùn)行操作造成或由機(jī)器操作過度磨損形成。

對于2#機(jī)軸瓦振動大這一長期困擾山西潞安礦業(yè)集團(tuán)公司五陽熱電廠的生產(chǎn)難題，結(jié)合實(shí)際分析，最終認(rèn)定主要有以下兩個方面原因：1）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子有葉片掉落，使得動靜之間發(fā)生摩擦；2）運(yùn)行人員未嚴(yán)格按照運(yùn)行規(guī)程監(jiān)測機(jī)組的運(yùn)行，尤其是啟機(jī)時對暖機(jī)的時間把握不到位，造成軸瓦振動大。

3 采取的處理措施和預(yù)防對策

因此我們在運(yùn)行中，一是在檢修時重新對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行檢查并嚴(yán)格按照工藝安裝新葉片，避免動靜碰撞摩擦，在運(yùn)行中我們要根據(jù)機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及運(yùn)行工況，合理地設(shè)計(jì)和調(diào)整各部位的動靜間隙；認(rèn)真分析轉(zhuǎn)子和汽缸的膨脹特點(diǎn)和變化規(guī)律，在起動、停機(jī)和變工況時注意對脹差的控制和調(diào)整；在機(jī)組起停過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制上下缸溫差、蒸汽參數(shù)的變化、監(jiān)視段壓力及軸的竄動。在運(yùn)行中防止水沖擊，停機(jī)后嚴(yán)防汽缸進(jìn)冷氣、冷水；起動前及升速過程中，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)視轉(zhuǎn)子晃度和振動，不得在超限增況下強(qiáng)行起動。二是必須加強(qiáng)對運(yùn)行人員的崗位技能培訓(xùn)，運(yùn)行人員在上崗過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照運(yùn)行規(guī)程認(rèn)真監(jiān)測汽輪機(jī)組的運(yùn)行情況，定點(diǎn)定時對各瓦進(jìn)行測振工作，及早發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，尤其是啟機(jī)時對暖機(jī)時間一定要把握到位。

一般機(jī)組振動大的原因是多方面的，所以針對這些原因，我們很有必要來制定出一些預(yù)防措施來防止汽輪機(jī)在運(yùn)行中軸瓦振動的增大。最主要的預(yù)防措施是，在每年的揭缸大修中，一定要注意以下幾方面的問題：1）轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡；2）轉(zhuǎn)子的彎曲；3）油膜失穩(wěn)和氣流激振；4）結(jié)構(gòu)剛度不足；5）聯(lián)軸器不對中；6）裂紋轉(zhuǎn)子；7）轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油；8）轉(zhuǎn)子截面剛度不對稱。

1）轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。汽輪發(fā)電機(jī)組最常見的振動故障它能占到振動故障的80%左右。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡產(chǎn)生的原因主要有：原始不平衡、轉(zhuǎn)動過程中的部件飛脫和松動。原始不平衡通常是在加工制造過程中造成的，也有可能是在檢修工作過程中質(zhì)量不過關(guān)造成的。所以，針對這種情況，就要求老機(jī)組在每年的大修中一定要嚴(yán)把檢修質(zhì)量關(guān)。轉(zhuǎn)動過程中的部件飛脫有可能是葉片、圍帶、拉金和平衡質(zhì)量塊。而發(fā)生松動的部件可能有護(hù)環(huán)、轉(zhuǎn)子線圈、槽楔和聯(lián)軸器。這些部件的飛脫或松動都會造成汽輪機(jī)組的振動加大。所以在每年的大修中，一定要仔細(xì)檢查機(jī)組的內(nèi)部組件是否松動和脫離，一旦發(fā)現(xiàn)，一定要及時處理；

2）轉(zhuǎn)子的彎曲。這里值得提出的是永久性彎曲，生產(chǎn)工作中一旦機(jī)組發(fā)生了永久性彎曲，將會使企業(yè)蒙受很大的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)發(fā)生了永久性彎曲的時候，可直接用直軸處理的方法解決。在平時的運(yùn)行工作中，我們也應(yīng)采取以下措施，防止發(fā)生永久性彎曲事故。安裝方面：汽輪機(jī)安裝時，必須考慮熱狀態(tài)變化，合理調(diào)整動靜間隙，以保證在正常運(yùn)行工況下不會發(fā)生動靜摩擦。運(yùn)行方面注意事項(xiàng)：汽缸應(yīng)具有良好的保溫條件，保證在正常起動和停機(jī)過程中不產(chǎn)生過大的上下部溫差；主蒸汽、再熱蒸汽及抽氣管道必須有完善的疏水系統(tǒng)。在停機(jī)后注意切斷與公用系統(tǒng)相連的各種水源，嚴(yán)防汽缸進(jìn)水；運(yùn)行中加強(qiáng)對機(jī)組振動的監(jiān)視，及早發(fā)現(xiàn)動靜摩擦；在第一臨界轉(zhuǎn)速以下汽輪機(jī)軸承振動達(dá)到0.04mm時，必須打閘停機(jī)，不得盲目升速或降速暖機(jī)。起動前必須認(rèn)真檢查主軸的晃度、上下缸溫差及沖轉(zhuǎn)參數(shù)，在沖轉(zhuǎn)條件不具備情況下，嚴(yán)禁起動；

3）油膜失穩(wěn)和氣流激振。油膜失穩(wěn)和氣流激振是一種自激振動。自激振動的出現(xiàn)與轉(zhuǎn)速或負(fù)荷密切相關(guān)。維持這種振動的能量來自于系統(tǒng)自身內(nèi)部的某種機(jī)制。在實(shí)際的運(yùn)行中，最常見的軸系動力失穩(wěn)有：滑動軸承油膜失穩(wěn)造成的半速渦動和油膜振蕩、氣流激振、轉(zhuǎn)軸材料內(nèi)阻引起的不穩(wěn)定振動、轉(zhuǎn)軸和套裝葉輪之間的內(nèi)摩擦以及中心孔進(jìn)油造成的振動等。因此，我們在生產(chǎn)工作中一定要嚴(yán)密監(jiān)視機(jī)組的負(fù)荷與轉(zhuǎn)速，以便于判斷油膜失穩(wěn)和氣流激振所帶來的振動故障；

4）結(jié)構(gòu)剛度不足。結(jié)構(gòu)剛度不足是指機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)剛度過低。這里所說的“剛度”，泛指轉(zhuǎn)子支撐-缸體-基礎(chǔ)整個系統(tǒng)的剛度。剛度不足多發(fā)生在低壓轉(zhuǎn)子。剛度不足不會成為機(jī)組振動的直接原因。在不平衡量很小的情況下，只要沒有發(fā)生動靜碰摩，即使支承剛度過低也不會出現(xiàn)振動問題；

5）聯(lián)軸器不對中。聯(lián)軸器不對中也是汽輪發(fā)電機(jī)組振動常見故障。聯(lián)軸器一般有3種不對中：平行不對中、角度不對中、綜合不對中。它們會給機(jī)組帶來下列后果：轉(zhuǎn)子連接處將產(chǎn)生兩倍頻作用的彎矩和剪切力；相鄰軸承將承受工頻徑向作用力。兩種力的作用都將使轉(zhuǎn)軸的軸承受力情況惡化，對結(jié)構(gòu)和安全產(chǎn)生不利影響。因此，預(yù)防此種故障的最主要措施就是在大修中保證機(jī)組的安裝質(zhì)量；

6）裂紋轉(zhuǎn)子.汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋的故障一般不多見。但這種故障一旦開始出現(xiàn)，對設(shè)備的威脅就會十分大。杜絕因裂紋轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的振動故障，在大修的時候，檢修人員一定要仔細(xì)認(rèn)真觀察轉(zhuǎn)子的表面光滑情況及時發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的裂紋；

7）轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油在現(xiàn)場時有發(fā)生。造成進(jìn)油的原因通常有兩種可能，中心孔探傷后油沒有及時清理干凈，殘存在孔內(nèi)；大軸端部堵頭不嚴(yán)，運(yùn)轉(zhuǎn)起來后由于孔內(nèi)外壓差使得潤滑油被逐漸吸入孔內(nèi)。一旦確定振動是由中心孔進(jìn)油所造成的，只有取下軸端堵頭，清理中心孔；

8）轉(zhuǎn)子截面剛度不對稱。汽輪發(fā)電機(jī)組軸系中可能出現(xiàn)截面剛度不對稱的是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。在面對截面剛度不對稱導(dǎo)致的汽輪機(jī)組振動故障時，由于轉(zhuǎn)子兩個主軸方向剛度差別越大，1/2臨界轉(zhuǎn)速的響應(yīng)峰值和兩倍頻激振力也越高。因此我們通常采取的措施是降低這個剛度差，通常在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子本體的大齒表面沿軸向銑出一定數(shù)量的圓弧形橫向月牙槽。槽深為轉(zhuǎn)子本體半徑的1/4～1/5。

4 改進(jìn)后軸瓦振動情況

改進(jìn)后，經(jīng)過長期運(yùn)行觀察，2#汽輪機(jī)組振動值處于正常范圍。表2為改進(jìn)處理后某日的一個時間段振動值。

表2

從表2可以看出，改進(jìn)處理后的振動值得到了大幅度的降低。說明采取的措施是有效的，目前2#汽輪機(jī)組軸瓦振動都在正常范圍內(nèi)，沒有出現(xiàn)振動超標(biāo)和振動保護(hù)報(bào)警現(xiàn)象，有效確保了機(jī)組安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

5 結(jié)論

五陽熱電廠2#機(jī)組1W～4W振動大的問題最終得以解決處理，運(yùn)行以來，效果也非常明顯，并且振動值也達(dá)到了合格的標(biāo)準(zhǔn)。但是，要想避免振動增大的情況再次發(fā)生，還得運(yùn)行人員在以后的工作中謹(jǐn)遵運(yùn)行規(guī)程，總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)密監(jiān)視，及早發(fā)現(xiàn)問題解決問題。在每年的大修安裝工作中，檢修人員也一定要細(xì)心、認(rèn)真做好每一步檢修工作，避免因?yàn)闄z修質(zhì)量不過關(guān)，而導(dǎo)致在以后的運(yùn)行中出現(xiàn)大的停機(jī)事故。

[1]范紅艷.淺談引起汽輪機(jī)普通強(qiáng)迫振動的原因[J].黑龍江科技信息，2008(6).

[2]錢進(jìn).汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子振動試驗(yàn)與分析[D].重慶大學(xué)，2008-10-01.