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汽轮发电机组振动原因分析
论文关键词：汽轮发 振动
论文摘要：汽轮机组振动范围的规定(单位：毫米)对设备的危害不大，因而是允许的。汽轮发电机组的振动是一个比较复杂的问题。造成振动的原因很多，但是我们只要能抓住矛盾的特殊性，即抓住振动时表现出来的不同特点，加以分析判断，就有可能找出振动的内在原因并予以解决。
值得注意的是，随着汽轮机功率的增大，在轴承座刚度相当大的情况下，转子的较大振动并不能在轴承座上反映出来。
振动是指一种周期性的往复运动，处在高速旋转下的汽轮发电机组，在正常运行中总是存在着不同程度和方向的振动。对于振动，我们希望它愈小愈好。
对设备的危害不大，因而是允许的。这里所讲的振动，都是指对设备有危害，超出了允许范围的振动。
汽轮发电机组振动过大时可能引起的危害和严重后果如下：
1)机组部件连接处松动，地脚螺丝松动、断裂；
2)机座(台板)二次浇灌体松动，基础产生裂缝：
3)汽轮机叶片应力过高而疲劳折断；
4)危机保安器发生误动作；
5)通流部分的轴封装置发生摩擦或磨损，严重时可能因此一起主轴的弯曲；
6)滑销磨损，滑销严重磨损时，还会影响机组的正常热膨胀，从而进一步引起更严重的事故；
7)轴瓦乌金破裂，紧固螺钉松脱、断裂；
8)发电机转子护环松弛磨损，芯环破损，电气绝缘磨破，一直造成接地或短路；
9)励磁机整流子及其碳刷磨损加剧等；
从以上几点可以看出，振动直接威胁着机组的安全运行。因此，在机组一旦出现振动时，就应及时找出引起振动的原因，并予以消除，决不允许在强烈振动的情况下让机组继续运行。
汽轮发电机组的振动是一个比较复杂的问题。造成振动的原因很多，但是我们只要能抓住矛盾的特殊性，即抓住振动时表现出来的不同特点，加以分析判断，就有可能找出振动的内在原因并予以解决。
1、励磁电流试验
试验目的在于判断振动是否由电气方面的原因引起的，以及是由电气方面的哪些原因引起的。
如加上励磁电流后机组发生振动，断开励磁电流振动消失。则可肯定振动是有电气方面的原因造成的，此时可继续进行励磁电流试验。通过励磁电流试验得出如下两种结果：
1)随着励磁电流的增加，振动数值跟着加大，此种情况表明，振动是由于磁场不平衡引起的。造成磁场不平衡的原因有：发电机转子线圈短路：发电机转子和静子间空气间隙不均匀等；
2)磁场电流增加时振动不立即增大，而是随着磁场电流增加在一定的时间内成阶梯状的增大，在励磁电流增大时尤为显著。这表明振动和转子在热状态下的质量不均衡有关。
2、转速试验
试验目的在于判断振动和转子质量不平衡的关系，同时可找出转子的临界转速和工作转速接近的程度。
试验一般在启动(或停机)过程中进行。转速每升高100—200r/min记录振动值一次，试验的最高转速最好取为105％工作转速，以便观察振动变化的趋向。本试验可在汽轮机与发电机断开情况下进行，也可在连接情况下进行。
通过本试验还应检查临界转速和工作转速是否过分接近。一般设计时应使二者相差30％左右，但由于运行期间拆去了一些零件或在转子上加工等，就有可能十分精确而达到完全平衡，这样工作转速离临界转速过近，机组运行中必然要发生较大振动。
3、负荷试验
试验的目的在于判断振动与机组中心、热膨胀、转子质量不平衡的关系，判断传递力矩的部件(靠背轮、减速齿轮)是否有缺陷。
试验可以升负荷方式进行，也可以降负荷方式进行，一般可分为零负荷、1/4负荷、1/2负荷、3/4负荷和满载负荷五个等级。每一级附和测量振动两次，即负荷刚改变后立即测量一次。负荷稳定30min后再测量一次。做负荷试验时，在测量振动的同时必须测量机组的热膨胀情况。一般通过负荷试验可得出如下三种结果：
1)振动随负荷增加而见效(数值不大)。这表明振动的原因在于转体质量的不平衡，此时可参照“转速试验”进行分析。
2)振动随负荷增加而加大，且于热膨胀无关(即每一级负荷的两次所测振动值变化不大)。
这表明振动和旋转力矩有关。其可能原因有：机组按靠背轮找中心时没有找准；活动或半活动式靠背轮本身有缺陷，如牙齿啮合不好或不均匀磨损等；
此种振动情况，一般在机组并列或接解列时振动值会有突变现象。
3)在负荷改变后的一段时间，振动随时间的加长而加大(即在每一负荷下稳定一定时间后所测得的振动值与第一次所测得的振动值有较明显的变化)。这表明振动与汽轮机的热状态有关，其可能原因有：滑销系统不良、基础不均匀的下沉；主蒸汽管道布置不当，在热膨胀时给汽缸施加了作用力；其它不正常的热变形引起机组中心线发生变化等。
4、轴承润滑油膜试验
试验目的在于判断振动是否是因为油膜不稳，油膜被破坏或轴瓦紧力不当所引起的。
试验是在保证轴承润滑油压和油量的条件下通过改变油温来进行的，油温变动范围一般是正常油温的正负5℃，油温每变化1℃测量振动一次，并在上、下限油温时稳定30min后各多测振动一次。
油温试验的结果，有两种可能情况：
1)振动随油温升高而加大。这表明振动大多是由于轴瓦间隙太大所引起的。这种情况比较多见，因为运行中往往会由于乌金磨损，多次修刮而使轴瓦内径加大，致使油膜不稳；
2)振动随油温升高而减少。此时，振动大多是由于轴瓦间隙太小所引起的。
此外应注意，由于润滑油温只是通过改变油的粘度间接影响油膜建立的，所以振动是否是由于油膜不稳或被破坏所造成，还应通过振动现象加以判断。油膜不稳或被破坏而引起振动的特点主要是：振动发生得比较突然和强烈，一般难于掌握其发生和消失的规律。振动波形紊乱，振动频率和转速不相适应；振动时机组声音异常，好像在抖动一样。
轴承紧力不够也会引起振动，此时振动值也很不稳定，且在振动部位可听见测到“咚东”的响声。
除通过上述几种试验来寻找振动的原因外，尚可通过真空试验或机组外部特性试验来分析振动原因。真空试验的目的，是判断振动是否是由于真空变化后机组中心在垂直方向发生变化引起的。真空试验依据的原理是：真空变化时大气压力对排汽缸的作用力就要变化，使与排汽缸连成一体的后轴承座发生上下位移；真空变化时，排汽温度变化，使排汽缸热膨胀值变化，也会引起后轴承座上下位移，这些都能影响机组中心在垂直方向的变化，若处理不当时就可能引起振动。机组外部特性试验，实际上就是在振动值比较大的情况下测量机组振动的分布情况，根据振动分布情况分析判断不正常的部位。例如：紧固螺钉松动、轴承座和基座台板接触不良，机座和轴承座框架在基础上松动，机组基础局部松动，以及某些管道共振等缺陷，就可通过外特性试验查找出来。
汽轮发电机组振动异常是运行中最常见的故障之一，其产生的原因是多方面的，也是十分、复杂的，它与制造、安装、检修和运行水平有直接关系。超过允许范围的振动往往是设备损坏的信号。振动过大将使汽轮机转动部件如叶片、叶轮等的应力超过允许值而损坏；振动严重时，可能导致危急保安器误动作而发生停机事故以及导致轴承座松动、基础甚至厂房物的共振损坏等。因此，必须使机组的振动水平保持在规定的允许范围内。
值得注意的是，随着汽轮机功率的增大，在轴承座刚度相当大的情况下，转子的较大振动并不能在轴承座上反映出来。应该直接测量转子的振动数值作为振动标准才是合理的，在运行中，一旦发现振动异常，除应加强对有关参数的监视、仔细倾听汽轮机内部声音外，还应视具体情况立即减负荷乃至停机检查。必要时通过各种试验来分析机组振动异常的原因，采取相应的处理方法及消除措施。
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