关于汽轮机振动的论文答辩

关键词：蒸汽轮机,振动,措施 摘要：对合成气压缩机组蒸汽轮机异常振动原因进行分析，介绍处理措施。 在某大型合成氨装置中，合成气压缩机驱动机采用由意大利新比隆公司设计生产的中压冷凝式蒸汽轮机。自2002年初到8月份．该汽轮机振动逐渐增加，在同样工况下前轴承处振动由25µm慢慢上升至近70µm，特别是在开停车过程中，前轴承处轴振动达125µm以上，另外轴承座外壳振动和现场噪音也明显增大，严重影响机组本身和整个合成系统的安全、稳定、高负荷运行。 1 汽轮机支承系统简介 合成气压缩机组汽轮机型号为ENK32/45汽缸靠两侧的猫爪和后端两侧的支板支承在后机架上，缸体后端两侧支板处各设一横销，缸体前后两端下面中间部位各设一纵销，这样整个缸体的定位死点就处于后端，开停车时缸体以后端为定位端向前膨胀或向后收缩。 汽轮机转子支承在前后径向轴承上，前后径向轴承分别安装在前后轴承座内，在前轴承座内还安装有止推轴承。汽轮机前轴承座安装在前机架上．四角由4个球形垫圈支承，球形垫圈的高度可由下部的调整螺母调节，轴承座两侧各用2个固定螺栓压紧，并且固定螺栓都采取了防松措施。前轴承座两侧通过2根以汽缸前端伸出的悬臂杆同缸体连接，当缸体向前膨胀时，悬臂螺杆也推动前轴承座在球形垫圈上向前移动，为此在冷态安装时，轴承座固定螺栓不压死，其头部同压板间预留有～的膨胀间隙A。 为保证轴承座的左右方向定位，在轴承座的下方还设有一纵向导销。 2 振动原因查找和分析 为查找合成气压缩机组汽轮机异常振动的原因。在2002年年度大修前，多次对汽轮机进行全面检查，发现前轴承座的4个固定螺栓头部同压板间有较大间隙，且分布不均匀，顺着汽轮机方向看，4个螺栓的间隙分别为：前左，前右，后左，后右.。 汽轮机正常运行时，由于轴承座受热膨胀，补偿了轴承座固定螺栓头部同压板间冷态预留的膨胀间隙，二者间应基本处于无间隙状态。由图l可以看出，轴承座每侧2个固定螺栓都采取了连接点焊的防松措施，因此螺栓不会自己松动退出。因此固定螺栓头部同压板间出现较大间隙的原因只能是轴承座出现了下沉，轴承座与固定螺栓对应处下移量大致等于该部位实际出现的间隙量。在前轴承座中，径向轴承的安装位置靠近后端两个支承点，由于轴承座后端下沉量较大，所以径向轴承实际下沉量要大于轴承座平均下沉量（）。 汽轮机前径向轴承随轴承座下沉，引起其上支承的汽轮机转子前端下沉，转子下沉量大致等于前径向轴承下沉量。经查资料汽轮机前轴封，平衡盘汽封及前几级叶轮汽封处径向间隙均为～，因此转子的下移量足以使转子前端同汽缸前汽封下部及前几级隔板汽封下部产生磨擦，引起转子和汽缸振动，转子振动带动轴承座产生振动。因汽缸质量较大，受影响相对小些。由于磨擦主要发生在前端，所以转子前端及前轴承座振动升幅比后端要大。动静部件间的磨擦和产生的振动也使现场噪音有所增加。 轴承座四角不均匀下沉，也破坏了轴承座中心线同转子中心线的平行状态，使径向和止推轴承瓦块工作状况变坏；另外轴承座带动转子下沉，还使转子在汽缸内的径向位置严重偏心，这些都是激起转子振动的重要原因。 分析认为造成轴承座下沉的原因大致有3点：①球形垫下部与可调支承螺母间磨损；②球形垫上部与轴承座下支承面间发生磨损；③可调支承螺母松动下移。 3 故障排除 2002年大修中，把合成气压缩机组汽轮机检修重点放在前轴承座上。将前轴承座吊出检查，发现四角支承系统中的4个可调支承螺母均紧固良好。但是，轴承座下部支承面同球形垫接触处磨出4个深度不同的环形凹坑，其深度为：前左 mm，前右 mm，后左 mm，后右 mm。检查前轴承径向瓦块和推力瓦块，均出现偏磨。汽轮机缸体前端轴封、平衡盘密封、缸体前半部各级叶轮密封的汽封齿被严重磨损。转子上镶嵌的前轴封齿，前几级叶轮的级间汽封齿都严重磨损。 在开停车过程中，汽轮机前轴承座要在其球形支承垫上前后移动，但当轴承座下部支承面被球形垫磨出凹坑后，球形垫上部便有部分嵌入凹坑内，严重影响轴承座的前后正常滑动。 检修中，把前轴承座下部支承面精加工处理，消除凹坑，对下半缸内磨损的汽封齿进行了修复，更换了4套球形垫及下部调节系统，还更换了前端轴封套、平衡盘汽封套、转子、轴承。前轴承座就位后，以缸体为基准，按原始安装标准重新调整轴承座的高度，水平度和左右位置，使轴承座中心同缸体中心同心。 检修后开车一年多来，合成气压缩机组汽轮机轴振动值小于30µm，前轴承处轴振动值在满负荷、超额定转速下运行时也不超过20µm，开停车过程轴振动值小于50µm，汽轮机前轴承座外壳振动及现场噪音也大大降低。 4 结束语 此合成氨装置中使用的4台蒸汽轮机，其轴承座的支承方式都是采用四角4个球形垫支承，这种支承方式的优点是轴承座移动灵活，上下位置调整方便，其不足就是支承承力面较小，由于振动等原因，支承元件容易发生磨损，引起轴承座下沉。因此，在对大机组的日常巡检及检修时，要把汽轮机轴承座支承系统的检查作为重点，及时发现问题，防患于未然。必要时可采取在两侧支承元件间各加一备用支承板的措施，如图1中所示的部件（备用支承板上部同轴承座下支承面间预留～ mm间隙），能有效地防止因轴承座下降过多造成的动静部件磨擦。

中心不正 一种是转子轴线中心不在一条直线上。产生这种问题的原因除找中心的质量不好之外，还可能是汽缸热膨胀受阻、蒸汽管道热膨胀补偿不足。对于核电厂汽轮机的挠性转轴，两轴线不同心会使联轴器的磨损加速，表面摩擦系数增大，导致挠性联轴器无法起到补偿调节的作用。另一种是汽轮机与发电机两个转子之间联轴器中心偏差过大或联轴器有缺陷。对于用挠性联轴器连接的转子，当联轴器有缺陷不能对中心自动调整时，可能发生振动。当联轴器耦合原件之间正常啮合被破坏，从而导致传递扭矩在联轴器周上分布不均匀时，也会发生振动。中心不正的振动特点是波形呈正弦波，振动的频率等于转子的转速，与机组的工况无关。由于转子柔度与轴承油膜的弹性影响，只有靠近有缺陷联轴器的轴承才会出现明显的振动。相邻的两个轴的振动相位相反。 针对中心不正引起的振动解决方法主要靠检修和安装调试时的细心工作，从而保证汽轮机组的正常工作。 油膜自激振荡 油膜自激振荡是汽轮机发电机转子在轴承油膜上高速旋转时，丧失动力稳定性的结果。其特点是振荡主频约等于发电机的一阶临界转速，且不随转速变化而变化。 当汽轮机组发生油膜振荡时，应增加轴瓦比压，方法是缩短轴瓦长度，即减小长径比，或调整联轴器中心，保证热态时各轴瓦负荷分配均匀。 汽流激振 汽流激振有两个主要特征：一，出现较大值的低频分量；二，振动受运行参数影响明显，且增大呈突发性。其主要原因是由于叶片受到不均衡的汽流冲击。对于大型机组，由于末级较长，汽体在叶片末端膨胀所产生的紊流也可能造成汽流激振。同时，轴封也可能发生气流激振现象。 针对汽轮机组气流激振的特点，其故障分析要通过长时间的记录机组的振动数据，做成成组的曲线，观察曲线的变化趋势和范围。通过改变升降负荷速率，观察曲线的变化情况，最终有目的的改变汽轮机不同负荷时的高压调速汽门的重叠特性，消除汽流激振。也就是，确定机组产生汽流激振的工作状态，采用降低负荷变化率和避开气流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。 轴承的轴向振动 在测量汽轮机组振动过程中，也会发现轴承轴向振动过大的现象。其振动特点是频率与转速相同，轴向振动的幅值与转子的挠曲程度成正比，而各轴承的振动相位取决于转子挠曲弹性线的形状：在一阶临界转速附近，两个轴承的轴向振动相位相反；在二阶临界转速附近，两个轴承的轴向振动相位则相同。由于情况比较特殊，将轴向振动归为一种振动现象。其主要原因有三种：一、弯曲的转子在旋转时，轴颈产生偏转，轴颈在轴瓦内的油膜承力中心沿轴向随转速发生周期性变化，从而引起轴承座轴向振动；二、轴瓦受力中心与轴承座几何中心不重合；三、轴承座不稳固。挠性转子在旋转时，将会使轴瓦及轴承座做相应的偏转，但轴承无法追随轴颈的偏转只能形成轴向振动。 针对前两种振动原因的解决方法，前文中都有提到，在此不做复述。对于轴承座不稳固而引起的振动，做到及时发现，及时加固即可解决。 三、振动的在线监测 目前大型机组都装有轴系监测装置，对振动进行在线监测，为振动监测及分析创造了良好的条件。对于振动的在线监测，要做好记录工作，以便在发生异常振动时进行对比分析，找出振动的原因。如果在运行时发现机组振动异常，应马上派人进行现场测试，如果振动确实超过了规定限值，应做到及时停机，防止对机组造成破坏；对于未超过限值的振动异常增大，要及时查找原因，并采取措施，防止振动继续增大。如果在线监测仪表未出现异常变化，但现场人员听到汽轮机组有异常声响时，也应进行停机检查，防止叶片脱落或有异物进去汽轮机，对汽轮机组造成破坏。 四、总结 振动产生的原因是十分复杂的，而且每个汽轮机组的情况也都不同，因此需要针对每一个机组，进行一系列的试验，找出振动的规律，做好记录工作，结合运行与检修时的资料，进行综合分析，才能找到振动的原因，加以消除。在生产运行中，还必须做好振动监测工作。避免异常振动的发生，确保整个电厂的正常运行。 汽轮机振动大的原因分析及其解决方法 [篇2] 一、前言 我国经济的快速发展对我国电力供应提出了更高的要求。为了保障城市经济的发展与居民用电的稳定，加强汽轮机组日常保养与维护，保障城市供电已经成为了火力发电厂维护部门的重要任务。汽轮机由于其运行时间长、关键部位长期磨损等原因，汽轮机组故障时常出现，严重影响发电机组的正常运行。机事故以及导致轴承座松动、基础甚至厂房建筑物的共振损坏等。因此，分析找出汽轮机异常振动原因并制定解决方案非常重要，是保证机组安全运行的基础。

一、汽轮机异常振动原因分析\x0d\x0a 汽轮机组担负着火力发电企业发电任务的重点。由于其运行时间长、关键部位长期磨损等原因，汽轮机组故障时常出现，这严重影响了发电机组的正常运行。汽轮机组异常振动是汽轮机常见故障中较为复杂的一种故障。由于机组的振动往往受多方面的影响，只要跟机本体有关的任何一个设备或介质都会是机组振动的原因，比如进汽参数、疏水、油温、油质、等等。因此，针对汽轮机异常震动原因的分析就显得尤为重要，只有查明原因才能对症维修。针对导致汽轮机异常振动的各个原因分析是维修汽轮机异常振动的关键。 \x0d\x0a 二、汽轮机组常见异常震动的分析与排除\x0d\x0a 引起汽轮机组异常振动的主要原因有以下几个方面，汽流激振、转子热变形、摩擦振动等。 \x0d\x0a （一）汽流激振现象与故障排除 \x0d\x0a 汽流激振有两个主要特征：一是应该出现较大量值的低频分量；二是振动的增大受运行参数的影响明显，且增大应该呈突发性，如负荷。其原因主要是由于叶片受不均衡的气体来流冲击就会发生汽流激振；对于大型机组，由于末级较长，气体在叶片膨胀末端产生流道紊乱也可能发生汽流激振现象；轴封也可能发生汽流激振现象。针对汽轮机组汽流激振的特征，其故障分析要通过长时间的记录每次机组振动的数据，连同机组满负荷时的数据记录，做出成组曲线，观察曲线的变化趋势和范围。通过改变升降负荷速率，从5T/h到50T/h的给水量逐一变化的过程，观察曲线变化情况。通过改变汽轮机不同负荷时高压调速汽门重调特性，消除气流激振。简单的说就是确定机组产生汽流激振的工作状态，采用减低负荷变化率和避开产生汽流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。 \x0d\x0a （二）转子热变形导致的机组异常振动特征、原因及排除 \x0d\x0a 转子热变形引发的振动特征是一倍频振幅的增加与转子温度和蒸汽参数有密切关系，大都发生在机组冷态启机定速后带负荷阶段，此时转子温度逐渐升高，材质内应力释放引起转子热变形，一倍频振动增大，同时可能伴随相位变化。由于引起了转子弯曲变形而导致机组异常振动。转子永久性弯曲和临时性弯曲是两种不同的故障，但其故障机理相同，都与转子质量偏心类似，因而都会产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力。 \x0d\x0a 与质心偏离不同之处在于轴弯曲会使两端产生锥形运动，因而在轴向还会产生较大的工频振动。另外，转轴弯曲时，由于弯曲产生的弹力和转子不平衡所产生的离心力相位不同，两者之间相互作用会有所抵消，转轴的振幅在某个转速下会有所减小，即在某个转速上，转轴的振幅会产生一个“凹谷”，这点与不平衡转子动力特性有所不同。当弯曲的作用小于不衡量时，振幅的减少发生在临界转速以下；当弯曲作用大于不平衡量时，振幅的减少就发生在临界转速以上。针对转子热变形的故障处理就是更换新的转子以减低机组异常振动。没有了振动力的产生机组也就不会出现异常振动。 \x0d\x0a （三）摩擦振动的特征、原因与排除 \x0d\x0a 摩擦振动的特征：一是由于转子热弯曲将产生新的不平衡力，因此振动信号的主频仍为工频，但是由于受到冲击和一些非线性因数的影响，可能会出现少量分频、倍频和高频分量，有时波形存在“削顶”现象。二是发生摩擦时，振动的幅值和相位都具有波动特性，波动持续时间可能比较长。摩擦严重时，幅值和相位不再波动，振幅会急剧增大。三是降速过临界时的振动一般较正常升速时大，停机后转子静止时，测量大轴的晃度比原始值明显增加。摩擦振动的机理：对汽轮机转子来讲，摩擦可以产生抖动、涡动等现象，但实际有影响的主要是转子热弯曲。动静摩擦时圆周上各点的摩擦程度是不同的，由于重摩擦侧温度高于轻摩擦侧，导致转子径向截面上温度不均匀，局部加热造成转子热弯曲，产生一个新的不平衡力作用到转子上引起振动。 \x0d\x0a 三、在振动监测方面应做好的工作\x0d\x0a 目前200MW及以上的机组大都装设了轴系监控装置，对振动实施在线监控，给振动监测工作创造了良好的条件。其他中小型机组有的虽装有振动监测表，但准确度较差，要靠携带型振动表定期测试核对，有的机组仅靠推带振动表定期测试记录。对中小型机组的振动监测工作，一般都比较薄弱，不能坚持定期（每周、每10天等）测试或测试记录不全不完整等等，不利于有关振动规定的认真执行。因此，电厂应明确规定测试振动的周期，给汽机车间专业人员和运行现场配备较高精密度的振动表，并建立专业人员保存的和运行现场保存的振动测试登记簿，按规定周期测试并将测试结果记入登记簿。测试中发现振动比上次测试结果增大时，专业人员应及时向领导汇报，并分析振动增大原因，研究采取措施，必要时增加振动测试次数，以监测是否继续增大。运行中如发现机组振动异常时，应立即使用现场保管的振动表进行测试，如振动比上次测试结果增加了时，应立即打闸停机。如振动增加虽未达到，但振动异常时听到机组有响声（如掉叶片等），或机内声音异常时，也应停机进行检查。对一般的振动增大，也应向车间汇报，以便组织分析原因，采取措施。 \x0d\x0a(1) 转动部分平衡的不正确。\x0d\x0a(2)汽轮机、发电机等对中不好。\x0d\x0a(3)机组附属转动件，如调速器、主轴带动的油泵、危急保安器等部件平衡的不好，安装不良。\x0d\x0a(4)受热的机件安装的不正确，在冷态安装时没有考虑它们热态工作时的自由热膨胀、热变形，使得机件在受热工作时不能自由膨胀而变得有些弯曲，破坏平衡。如各种轴在受热无处膨胀时，将被顶弯，失掉平衡，造成振动；机壳受热不能自由膨胀时，也会变形引起振动。\x0d\x0a(5)某些机件配合尺寸不符合要求，如轴封片与轴颈配合间隙不对，配合过紧，则在受热时轴颈与密封片相摩擦，引起振动。\x0d\x0a(6)轴承有缺陷，如轴瓦巴氏合金脱层、龟裂；轴承与轴瓦安装间隙不合适；瓦壳在轴承座中松动；轴承动态性能不好，发生半速涡动或油膜振荡等，造成振动。\x0d\x0a(7)机组基础不符合要求或基础下沉，都会使机组发生振动。\x0d\x0a2、运行方面的原因\x0d\x0a(1)汽轮机汽缸保温不良、在启动前预热的不充分或者不正确，因而造成蒸汽轮机在启动时转子处于弯曲状态。\x0d\x0a(2)固定在汽轮机转子、联轴器、变速器齿轮轴上的某些转动零件松弛、变形或者位置移动，引起回转体的重心位置改变加剧振动，如叶轮和轴结合松动、某些部分变形等。一些有严格重量要求的回转零件，如联轴器个别螺栓更换而又未做平衡试验，也会破坏平衡，加剧振动。\x0d\x0a(3)回转部件的原有平衡被破坏，如叶片飞脱，叶片或叶轮腐蚀严重，叶轮破损，轴封损坏，叶片结垢，个别零件脱落，发电机转子内冷水路局部堵塞，以及静止部分与转动部分发生摩擦等等。\x0d\x0a(4)启动前预热不均匀，机壳产生变形，使机组内动静部件间隙不均匀，甚至产生摩擦，引起振动。\x0d\x0a(5)蒸汽管路或气体管路对机组的作用力，使机组变形、移位；管路与机组联接不合要求等等也都造成振动。\x0d\x0a(6)轴承润滑不够或不适当，油泵工作不稳定，或者油膜不稳定。\x0d\x0a(7)新蒸汽等运行参数与要求值偏差太大。新蒸汽参数偏差过大而末及时调整，使汽轮机部件热膨胀及热应力变化剧烈；汽压、汽温过低未及时采取措施；排汽缸温度过高引起汽缸变形等等。\x0d\x0a(8)机组运行转速离实际临界转速太近、机组某部件的固有振动频率等于或低倍于汽轮机运行频率，使部件或汽轮机发生共振。\x0d\x0a(9)汽轮机内部转动部件与汽封偏心，产生蒸汽自激振荡引起振动。\x0d\x0a(10) 发电机电磁力不平衡引起振动。