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汽輪機(jī)振動原因及預(yù)防措施
摘要： 步入二十一世紀(jì)后，電力設(shè)施取得了越來越重要的地位，各式各樣的發(fā)電廠陸續(xù)建成。汽輪機(jī)作為火力發(fā)電廠中重要的設(shè)備，其工作狀況極大地影響了發(fā)電效率。汽輪機(jī)工作時(shí)的振動是影響汽輪機(jī)工作狀況的重要原因，因此分析汽輪機(jī)的振動原因以及尋找解決措施變得極其重要。本文主要分析了汽輪機(jī)的振動原因并就其原因給出建議，以供參考。
關(guān)鍵詞：汽輪機(jī) 解決措施 振動原因
引言
引起汽輪機(jī)產(chǎn)生振動的原因極其復(fù)雜，這些因素可能是各個(gè)方面相互作用的綜合結(jié)果，致使汽輪機(jī)產(chǎn)生振動。這些在工作時(shí)的振動往往會使機(jī)械的可靠性、精度等降低，造成機(jī)械零件材料易疲勞損壞而使零件壽命縮短，振動產(chǎn)生的噪聲同時(shí)對周圍的設(shè)備都會有較大影響和破壞，并且會極大地降低發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。綜合汽輪機(jī)的振動，主要有三個(gè)方面原因：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、汽輪機(jī)的安裝和汽輪機(jī)的工作運(yùn)行方面[1]。對此，我們必須就產(chǎn)生振動的各個(gè)因素尋求解決辦法，以保證汽輪機(jī)的正常工作。
一、汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面
1、轉(zhuǎn)子質(zhì)量的不平衡
轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡可分為靜不平衡和動不平衡。對于軸向尺寸較小的轉(zhuǎn)子一般為靜不平衡問題，在轉(zhuǎn)子質(zhì)量重心偏離中心一定距離時(shí)會產(chǎn)生離心力，離心力的合力不為零時(shí)，它的方向會隨著轉(zhuǎn)動而發(fā)生周期性的變化，同時(shí)離心力會對軸承施加一個(gè)附加的動壓力，使整個(gè)機(jī)械產(chǎn)生周期性的振動。因此調(diào)整轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布，使轉(zhuǎn)子工作時(shí)離心力達(dá)到平衡，以消除附加動壓力，盡可能的減小由于離心力產(chǎn)生的機(jī)械振動，要求機(jī)械轉(zhuǎn)子在設(shè)計(jì)時(shí)必須使回轉(zhuǎn)中心同轉(zhuǎn)子質(zhì)心重合。若在設(shè)計(jì)后產(chǎn)生一定的偏差，則使用靜平衡試驗(yàn)法：利用靜平衡架找出不平衡質(zhì)徑積的大小和方向，在相反方向加上附加質(zhì)量以平衡不平衡質(zhì)量的質(zhì)徑積。
轉(zhuǎn)子的動不平衡往往是對在軸向尺寸較大的轉(zhuǎn)子，其質(zhì)量分布不可近似地認(rèn)為在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)，離心力為空間力系，單靠在某一回轉(zhuǎn)面內(nèi)加平衡質(zhì)量的靜平衡方法不能到達(dá)使離心力合力和離心力合力矩為零的目的。必須使用動平衡試驗(yàn)法：選定兩個(gè)輔助平面將各不平衡質(zhì)量按比例分解在兩平面內(nèi)，最后再利用靜平衡的方法使兩輔助平面內(nèi)的力達(dá)到平衡。
2、轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的剛度不足
在設(shè)計(jì)時(shí)可能由于轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)剛度不足，當(dāng)轉(zhuǎn)子受到一定力的作用時(shí)使轉(zhuǎn)子發(fā)生永久性的變形，從而使汽輪機(jī)產(chǎn)生振動。對于轉(zhuǎn)子發(fā)生了此類變形，應(yīng)當(dāng)使用直軸處理方法解決。因此在設(shè)計(jì)時(shí)要注意轉(zhuǎn)子剛度設(shè)計(jì)，以防出現(xiàn)過大的變形。
二、汽輪機(jī)的安裝
1、軸承座的安裝
軸承座安裝時(shí)要嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)圖紙上的設(shè)計(jì)安排安裝，在施工時(shí)工人不可因?yàn)榕侣闊╇S意改動或按照自我意愿安裝。為確保軸承座的安裝精度，在安裝時(shí)應(yīng)多次測量，取平均值以減小誤差。為了避免在汽輪機(jī)工作過程中，汽輪機(jī)的受力中心偏離汽輪機(jī)的幾何中心導(dǎo)致的振動。在安裝過程中必須注意控制軸承的高度以確保中心重合，使軸承受力均勻，不會因受力不均而發(fā)生振動。
2、凝汽器與低壓排氣口之間的連接
汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)工作時(shí)，一般要求汽輪機(jī)的低壓缸有比較大的體積以保證正常運(yùn)行，因此一般會將低壓缸同凝汽器連接以減小物理體積，這要求低壓缸在進(jìn)行安裝工作時(shí)不能受到外力的作用，一旦受到外力的作用使低壓缸產(chǎn)生形變，會使低壓缸與凝汽器發(fā)生摩擦導(dǎo)致振動。為防止這種情況的發(fā)生，在安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)在低壓缸的支撐點(diǎn)處用百分表進(jìn)行精密的測量，同時(shí)要提高低壓缸的安裝精度，防止直接與凝汽器安裝產(chǎn)生沖突造成安裝困難，產(chǎn)生振動。
3、汽缸內(nèi)部零件的精密安裝
在汽缸圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中需要保證汽輪機(jī)內(nèi)部零件有一定的安裝精度，才能夠最大程度上保證的汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性，同時(shí)我們也要在設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上保證汽輪機(jī)的內(nèi)缸和外缸的找正工作[2]，用以確保隔板中心與轉(zhuǎn)子中心的對中性，假設(shè)不能保證內(nèi)外缸的重合性，就會由于氣缸的物理空間分布不均勻致使蒸汽在釋放時(shí)不均勻?qū)е抡麄�(gè)機(jī)體的振動。在安裝時(shí)由于機(jī)體尚未工作，一旦機(jī)體開始工作，其工作環(huán)境會由于溫度上升發(fā)生變化，使汽缸受熱膨脹，導(dǎo)致汽缸的物理形狀發(fā)生變化產(chǎn)生上述的振動。因此在安裝時(shí)應(yīng)將這種情況加以考慮，確定好各部件的位置精度，保證機(jī)體不會由于這種情況發(fā)生振動。
4、軸承的安裝要求
在一般的汽輪機(jī)中，大多數(shù)都會使用可傾瓦式的轉(zhuǎn)子軸承，這種軸承具有良好的穩(wěn)定性、能夠在一定程度上防止油膜的振動等特點(diǎn)�？蓛A瓦式的轉(zhuǎn)子軸承在工作時(shí)可以進(jìn)行一定程度的自由擺動，從而增強(qiáng)了機(jī)體的支撐柔性，吸收一定的振動，具有減振的特點(diǎn)。在安裝時(shí)要注意軸瓦與軸承蓋之間預(yù)緊力的大小，預(yù)緊力過大會使軸承蓋和軸瓦變形，增加接觸點(diǎn)的正應(yīng)力，加快零件的疲勞損壞;預(yù)緊力過小則無法到達(dá)緊固的目的，導(dǎo)致零件的相對移動，造成振動。
同時(shí)，推力軸承和支撐軸瓦也是組成汽輪機(jī)的重要部件，安裝人員在安裝支撐軸承的軸瓦墊片時(shí)要注意轉(zhuǎn)子受到墊片的影響，要保證一定數(shù)量的獨(dú)立墊片，并且要均勻分布墊片防止汽輪機(jī)工作時(shí)因受力不均發(fā)生振動。
在安裝推力軸承時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求，以防止過小推力使油膜變薄或過大的推力造成的對軸瓦的沖擊[3]，減小軸瓦的壽命。
5、滑銷系統(tǒng)的間隙控制
汽輪機(jī)中設(shè)計(jì)眾多的滑銷是為了控制在汽輪機(jī)工作時(shí)，由于汽輪機(jī)內(nèi)部受到高溫高壓的環(huán)境，使氣體發(fā)生氣體膨脹，或者是氣體在不同的工作環(huán)境(高壓、中壓、低壓，較大溫差)時(shí)，保證在氣體受熱時(shí)膨脹，氣壓對缸體內(nèi)壁膨脹力的作用;氣體在受冷時(shí)收縮，體積減小對缸體有向內(nèi)收縮的負(fù)壓力作用，造成缸體中心和轉(zhuǎn)子中心產(chǎn)生偏移而設(shè)計(jì)�；N的目的在于減小這種由于氣體環(huán)境不同對缸體作用力的不同造成的中心偏移，引導(dǎo)機(jī)體按照預(yù)期設(shè)計(jì)的方向移動，使汽輪機(jī)在各種工作狀況下都能滿足各個(gè)部件在預(yù)定的位置，以保證機(jī)體中心與轉(zhuǎn)子中心的重合，減小振動。在滑銷安裝時(shí)，要確�；N系統(tǒng)設(shè)計(jì)的滑銷和銷槽在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，并且滑動接觸面光滑，使滑銷在銷槽內(nèi)能夠自由移動。
6、汽輪機(jī)中活動部件的安裝和斷葉片的處理
汽輪機(jī)內(nèi)部有許多細(xì)小的零件，在安裝時(shí)要格外注意細(xì)小零件的處理，安裝人員必須認(rèn)真檢查細(xì)小零件，確保沒有細(xì)小零件在汽缸中忘記安裝或遺留在汽缸中，一旦有遺留的零件在汽缸中可以自由移動，在汽輪機(jī)工作時(shí)，由于氣流作用會使這些細(xì)小零件被吸到葉片的部位，劇烈的撞擊葉片，導(dǎo)致葉片的損壞，造成汽輪機(jī)的振動。因此在工作人員安裝這些細(xì)小零件時(shí)必須十分的謹(jǐn)慎小心，確保沒有遺漏的零件。同時(shí)汽輪機(jī)的葉片要定期進(jìn)行檢查、維護(hù)，保證葉片的完好，不會因?yàn)槿~片的裂隙造成汽輪機(jī)的振動。
三、汽輪機(jī)的工作運(yùn)行
汽輪機(jī)在工作運(yùn)行時(shí)的振動主要是由于不當(dāng)操作導(dǎo)致，例如過載導(dǎo)致機(jī)體實(shí)際承受的應(yīng)力大于設(shè)計(jì)時(shí)的許用應(yīng)力，造成機(jī)械部件的變形導(dǎo)致振動，因此汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)要嚴(yán)格遵守汽輪機(jī)的運(yùn)行規(guī)程，根據(jù)運(yùn)行規(guī)程上的步驟進(jìn)行操作，不可因?yàn)閳D一時(shí)簡便操作，使汽輪機(jī)處于不正常的工作狀態(tài)，導(dǎo)致零件壽命縮短，出現(xiàn)機(jī)體的振動。
四、結(jié)束語
自第二次工業(yè)革命后，人們進(jìn)入電氣時(shí)代，人們對電的依賴程度越來越深，供電的能力在一定程度上也是一個(gè)國家的綜合實(shí)力的表現(xiàn)。在眾多的發(fā)電廠中，火力發(fā)電仍然占據(jù)主要地位，汽輪機(jī)作為火發(fā)電廠的重要部件，其工作振動情況極大地影響了發(fā)電效率。因此控制汽輪機(jī)工作時(shí)的振動十分重要，我們要詳細(xì)了解汽輪機(jī)振動的原因，并就其原因?qū)ふ医鉀Q問題的對策。做好汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、安裝、正確運(yùn)行等方面的工作，從而控制振動在可接受的范圍內(nèi)滿足發(fā)電需求，提高供電能力，改善發(fā)電質(zhì)量以滿足現(xiàn)代人對電力的需求。
參考文獻(xiàn)：
[1]王開艷.汽輪機(jī)振動原因及預(yù)防對策[J].科技傳播，2011，13：45-46.
[2]霍寶.汽輪機(jī)安裝中幾種振動原因及預(yù)防對策[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2015，03：303-304.
[3]張寶存.汽輪機(jī)安裝中幾種振動原因及預(yù)防對策[J].安裝，2010，08：25-27.
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