汽轮机振动原因及预防措施

汽轮机振动原因及预防措施

　　摘要： 步入二十一世纪后，电力设施取得了越来越重要的地位，各式各样的发电厂陆续建成。汽轮机作为火力发电厂中重要的设备，其工作状况极大地影响了发电效率。汽轮机工作时的振动是影响汽轮机工作状况的重要原因，因此分析汽轮机的振动原因以及寻找解决措施变得极其重要。本文主要分析了汽轮机的振动原因并就其原因给出建议，以供参考。

　　关键词：汽轮机 解决措施 振动原因

　　引言

　　引起汽轮机产生振动的原因极其复杂，这些因素可能是各个方面相互作用的综合结果，致使汽轮机产生振动。这些在工作时的振动往往会使机械的可靠性、精度等降低，造成机械零件材料易疲劳损坏而使零件寿命缩短，振动产生的噪声同时对周围的设备都会有较大影响和破坏，并且会极大地降低发电机的发电效率。综合汽轮机的振动，主要有三个方面原因：结构设计、汽轮机的安装和汽轮机的工作运行方面[1]。对此，我们必须就产生振动的各个因素寻求解决办法，以保证汽轮机的正常工作。

　　一、汽轮机的结构设计方面

　　1、转子质量的不平衡

　　转子的质量不平衡可分为静不平衡和动不平衡。对于轴向尺寸较小的转子一般为静不平衡问题，在转子质量重心偏离中心一定距离时会产生离心力，离心力的合力不为零时，它的方向会随着转动而发生周期性的变化，同时离心力会对轴承施加一个附加的动压力，使整个机械产生周期性的振动。因此调整转子的质量分布，使转子工作时离心力达到平衡，以消除附加动压力，尽可能的减小由于离心力产生的机械振动，要求机械转子在设计时必须使回转中心同转子质心重合。若在设计后产生一定的偏差，则使用静平衡试验法：利用静平衡架找出不平衡质径积的大小和方向，在相反方向加上附加质量以平衡不平衡质量的质径积。

　　转子的动不平衡往往是对在轴向尺寸较大的转子，其质量分布不可近似地认为在同一回转面内，离心力为空间力系，单靠在某一回转面内加平衡质量的静平衡方法不能到达使离心力合力和离心力合力矩为零的目的。必须使用动平衡试验法：选定两个辅助平面将各不平衡质量按比例分解在两平面内，最后再利用静平衡的方法使两辅助平面内的力达到平衡。

　　2、转子设计的刚度不足

　　在设计时可能由于转子的设计刚度不足，当转子受到一定力的作用时使转子发生永久性的变形，从而使汽轮机产生振动。对于转子发生了此类变形，应当使用直轴处理方法解决。因此在设计时要注意转子刚度设计，以防出现过大的变形。

　　二、汽轮机的安装

　　1、轴承座的安装

　　轴承座安装时要严格的按照设计图纸上的设计安排安装，在施工时工人不可因为怕麻烦随意改动或按照自我意愿安装。为确保轴承座的安装精度，在安装时应多次测量，取平均值以减小误差。为了避免在汽轮机工作过程中，汽轮机的受力中心偏离汽轮机的几何中心导致的振动。在安装过程中必须注意控制轴承的高度以确保中心重合，使轴承受力均匀，不会因受力不均而发生振动。

　　2、凝汽器与低压排气口之间的连接

　　汽轮机在设计工作时，一般要求汽轮机的低压缸有比较大的体积以保证正常运行，因此一般会将低压缸同凝汽器连接以减小物理体积，这要求低压缸在进行安装工作时不能受到外力的作用，一旦受到外力的作用使低压缸产生形变，会使低压缸与凝汽器发生摩擦导致振动。为防止这种情况的发生，在安装时应当在低压缸的支撑点处用百分表进行精密的测量，同时要提高低压缸的安装精度，防止直接与凝汽器安装产生冲突造成安装困难，产生振动。

　　3、汽缸内部零件的精密安装

　　在汽缸图纸设计中需要保证汽轮机内部零件有一定的安装精度，才能够最大程度上保证的汽轮机在运行时的平稳性，同时我们也要在设计图纸的基础上保证汽轮机的内缸和外缸的找正工作[2]，用以确保隔板中心与转子中心的对中性，假设不能保证内外缸的重合性，就会由于气缸的物理空间分布不均匀致使蒸汽在释放时不均匀导致整个机体的振动。在安装时由于机体尚未工作，一旦机体开始工作，其工作环境会由于温度上升发生变化，使汽缸受热膨胀，导致汽缸的物理形状发生变化产生上述的振动。因此在安装时应将这种情况加以考虑，确定好各部件的位置精度，保证机体不会由于这种情况发生振动。

　　4、轴承的安装要求

　　在一般的汽轮机中，大多数都会使用可倾瓦式的转子轴承，这种轴承具有良好的稳定性、能够在一定程度上防止油膜的振动等特点。可倾瓦式的转子轴承在工作时可以进行一定程度的自由摆动，从而增强了机体的支撑柔性，吸收一定的振动，具有减振的特点。在安装时要注意轴瓦与轴承盖之间预紧力的大小，预紧力过大会使轴承盖和轴瓦变形，增加接触点的正应力，加快零件的疲劳损坏;预紧力过小则无法到达紧固的目的，导致零件的相对移动，造成振动。

　　同时，推力轴承和支撑轴瓦也是组成汽轮机的重要部件，安装人员在安装支撑轴承的轴瓦垫片时要注意转子受到垫片的影响，要保证一定数量的独立垫片，并且要均匀分布垫片防止汽轮机工作时因受力不均发生振动。

　　在安装推力轴承时要严格按照设计图纸要求，以防止过小推力使油膜变薄或过大的推力造成的对轴瓦的冲击[3]，减小轴瓦的寿命。

　　5、滑销系统的间隙控制

　　汽轮机中设计众多的滑销是为了控制在汽轮机工作时，由于汽轮机内部受到高温高压的环境，使气体发生气体膨胀，或者是气体在不同的工作环境(高压、中压、低压，较大温差)时，保证在气体受热时膨胀，气压对缸体内壁膨胀力的作用;气体在受冷时收缩，体积减小对缸体有向内收缩的负压力作用，造成缸体中心和转子中心产生偏移而设计。滑销的目的在于减小这种由于气体环境不同对缸体作用力的不同造成的中心偏移，引导机体按照预期设计的方向移动，使汽轮机在各种工作状况下都能满足各个部件在预定的位置，以保证机体中心与转子中心的重合，减小振动。在滑销安装时，要确保滑销系统设计的滑销和销槽在设计的范围内，并且滑动接触面光滑，使滑销在销槽内能够自由移动。

　　6、汽轮机中活动部件的安装和断叶片的处理

　　汽轮机内部有许多细小的零件，在安装时要格外注意细小零件的处理，安装人员必须认真检查细小零件，确保没有细小零件在汽缸中忘记安装或遗留在汽缸中，一旦有遗留的零件在汽缸中可以自由移动，在汽轮机工作时，由于气流作用会使这些细小零件被吸到叶片的部位，剧烈的撞击叶片，导致叶片的损坏，造成汽轮机的振动。因此在工作人员安装这些细小零件时必须十分的谨慎小心，确保没有遗漏的零件。同时汽轮机的叶片要定期进行检查、维护，保证叶片的完好，不会因为叶片的裂隙造成汽轮机的振动。

　　三、汽轮机的工作运行

　　汽轮机在工作运行时的振动主要是由于不当操作导致，例如过载导致机体实际承受的应力大于设计时的许用应力，造成机械部件的变形导致振动，因此汽轮机在运行时要严格遵守汽轮机的运行规程，根据运行规程上的步骤进行操作，不可因为图一时简便操作，使汽轮机处于不正常的工作状态，导致零件寿命缩短，出现机体的振动。

　　四、结束语

　　自第二次工业革命后，人们进入电气时代，人们对电的依赖程度越来越深，供电的能力在一定程度上也是一个国家的综合实力的表现。在众多的发电厂中，火力发电仍然占据主要地位，汽轮机作为火发电厂的重要部件，其工作振动情况极大地影响了发电效率。因此控制汽轮机工作时的振动十分重要，我们要详细了解汽轮机振动的原因，并就其原因寻找解决问题的对策。做好汽轮机设计、安装、正确运行等方面的工作，从而控制振动在可接受的范围内满足发电需求，提高供电能力，改善发电质量以满足现代人对电力的需求。

　　参考文献：

　　[1]王开艳.汽轮机振动原因及预防对策[J].科技传播，2011，13：45-46.

　　[2]霍宝.汽轮机安装中几种振动原因及预防对策[J].中小企业管理与科技(下旬刊)，2015，03：303-304.

　　[3]张宝存.汽轮机安装中几种振动原因及预防对策[J].安装，2010，08：25-27.

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