浅析汽轮机安装中几种振动原因及预防对策

林贵生

摘要：作为汽轮发电机组的核心装置――汽轮机，因其自身高转速的性质，在使用过程中“振动大小”直接影响到安全生产、以及企业的经济效益。本文对汽轮机安装中几种比较常见的振动原因进行了分析，并有针对性的提出了应对策略。

关键词：汽轮机；安装；振动；对策

中图分类号： TK26 文献标识码： A

引言

汽轮机是电厂的重要发电设备，其安全、稳定运行是电厂发电的保障，汽轮机可靠性在很大程度上取决于汽轮机的振动状态，理论分析振动产生的原因较为复杂，故本文结合笔者经验，对汽轮机运行中发生强烈振动，造成机组紧急停运的原因分析、总结经验，为今后大型汽轮机的安装、安全运行、管理提供参考。

工作原理 汽轮机是可以把蒸汽热能转化成机械功的外燃回转式机械，来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，把蒸汽的热能转化成汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式对能量进行转换，从而构成了工作原理不同的汽轮机。

结构部件及配套设备 一般情况先，汽轮机主要由转动部分和静止部分两部分构成，转动部分，即转子，主要部件包括联轴器、叶轮、主轴以及动叶片等；静止部分，即静子，主要部件有汽缸、轴承、隔板、汽封、静叶栅以及进汽部分等。因为汽轮机通常是在高温和高压的条件下以较高的转速进行工作的，所以其属于精密类重型机械设备，与其相配套的设备主要包括锅炉、发电机、加热器、凝汽装置以及泵等。 三、汽轮机的特点 较之传统的往复式蒸汽机，汽轮机有着蒸汽流动速度高、连续性好、单位面积中可以经过的蒸汽流量大等优势，因此其可以发出的功率比往复式蒸汽机要大很多。对于大功率的汽轮机而言，可运用较高的蒸汽温度和压力，因此其热效率相对也比较高。汽轮机自问世以来，大多数专家学者都把研究的重点放在了提升汽轮机的安全性、可靠性及其耐用性等方面。伴随科技水平的不断提升，当前的汽轮机的整体性能已经十分优良，而且已经成了各大热电厂中重要的发电机组。

四、安装时引起汽轮机振动的主要因素

（一）基础 1、座浆垫铁座浆层及二次灌浆质量不高。主要有未充实和水泥标号较低。 2、基础台板垫铁走动。此现象主要是因为二次灌浆质量不佳、台板与垫铁之间以及点贴组之间的间隙太大、吃力不均匀，在轴承振动下导致垫铁出现走动，从而引起机组振动。3、基础台板垫铁太高。这对于轴承座垂直方向动刚度没有很大影响，然而却使水平轴承座和轴向动刚度明显降低，并且常常在轴向振动较大的作用下，造成轴承座台板二次灌浆松裂，进一步降低其动刚度。 4、基础浸油，二次灌浆时浸油，显著降低了其强度，甚至在机组振动作用下使二次灌浆层松裂，严重者分离了二次灌浆层与基础的结合，进而更加扩大了机组的振动。

5、基础沉降不均匀，也会导致汽轮机运行过程产生振动。汽机运行过程中，自身有着一定的振动，基础质量要是不过关，这种振动会严重影响基础，受到破坏的基础又会导致更大的振动。 （二）机组中心的影响 机组中心主要有汽轮机各轴承的平直度和同心度、转子的扬度、转子与定子的同心度、发电机与汽轮机转子的定心精度。转子与定子或汽缸的同心度如果有太大偏差，就可能会引发摩擦和激振。碰磨发生如果在转子大轴位置，就会使转子出现热弯曲导致振动。转子的扬度必须要确保汽轮发电机组整个轴系有一条公共的中心线，让轴系整体呈现出一条连续的曲线。要是忽视了扬度产生的影响，会使轴瓦负载出现不合理分配和轴承振动超标现象。 （三）滑销系统 滑销系统是用来支撑汽缸和轴承座的，不但要确保机组带负荷受热时汽缸及轴承座膨胀；同时还应使汽缸与转子的中心和各部件的轴向相对位置保持变化，在辐向及轴向间隙通流部分的许可的范围内，不可以使其自由膨胀。简而言之就是对机组膨胀进行引导。因此在安装滑销时一定要确保安装间隙，间隙如果太大，会使得相对的气缸、转子位置发生变化；间隙如果太小则会导致卡涩，对气缸膨胀引起机组较大振动造成妨碍。严重情况下会无法起车或者引起动静摩擦碰撞。 （四）动静间隙 汽轮机包括静子和转子。转子在运行时旋转速度非常快，静子固定，所以转子与静子得保持一定间隙，不可以出现摩擦碰撞。间隙太大，会导致蒸汽外漏或空气内漏，导致降低机组的热效率。间隙太小，可能会引起动静碰撞摩擦，造成机组振动太大，严重的甚至导致转子出现轴热弯，引發严重事故。所以在具体的安装的时候一定要对通流、隔板、轴端等汽封间隙加以控制。可通过加工梳齿或捻打背弧处增大常见的余热发电系统中不带调整装置的迷宫梳齿式汽封间隙。 （五）系统清洁 在安装的时候要确保整个汽机系统保持清洁，没有杂物。如果要是有异物进入汽轮机，在开机时就会在气流的冲击下使叶片受到损伤，从而引发较为严重的事故并使机组振动。不合格的润滑系统会很大程度的损伤高速运转下的轴瓦，导致振动或停机。中心孔内如果有异物存在机组也会导致振动异常的现象出现。 （六）螺栓紧固 在安装过程中，整个系统的螺栓紧固都要严格按照规范或技术要求作业。特别是转动支撑部位的螺栓和基础螺栓。通常基础螺栓的紧固在安装时确保的较好，而轴承的螺栓则容易有问题出现。要是轴承螺栓没有拧紧，会影响轴承的稳定性，在同样大小的激振力下使得振动较大。

五、汽轮机振动产生的危害 汽轮发电机组是电厂发电系统中重要模块，其异常振动对整个发电系统安全稳定运行有很大影响，甚至会导致跳闸停机，损坏设备；对工厂生产和人们日常生活产生影响。机组的异常振动可对机组产生以下危害。 （一）端部轴封磨损 低压端部轴封磨损可造成密封作用破坏，使低压缸中漏入空气，所以破坏真空高压端部轴封磨损会增大高压缸向外漏汽，引发转子局部受热发生弯曲。蒸汽进入轴系中使润滑油内混入水分，对油膜造成破坏，并引发轴瓦乌金熔化。与此同时增大了漏汽损失，对机组的经济性造成影响。 （二）隔板汽封磨损 隔板汽封磨损严重的情况下，就会增加级间漏汽。使转子上的轴向力增大，导致推力瓦乌金溶化。 （三）滑销系统磨损 滑销系统一方面固定汽轮机气缸及轴承外壳：另一方面在受热或冷却的过程中，确保机组能够自由膨胀或收缩。滑销严重磨损的情况下，会对机组的正常热膨胀造成影响，从而导致更加严重的事故。 从以上内容可看出，异常振动对于机组的安全运行有直接威胁。汽轮发电机组的振动是一个十分复杂的问题，导致振动的因素很多，而我们只要搞清楚导致异常振动的原因，找出异常振动的表现形式，总结经验加以分析，就可以有效地解决异常振动的问题。

六、汽轮机安装中常见的振动原因分析与应对策略

（一）凝汽器颈部与低压缸排汽口连接问题

对于汽轮机的安装来说，其低压缸自身体积大，在与冷凝器的连接时，必须

保证其安装的精密性，且不得受到任何外力的影响。在此过程中，保证安装环境的不受干扰是为了防止低压缸变形产生摩擦进而造成振动的产生。为了达到低压缸排汽口与凝汽器颈部的有效连接，在安装过程中应通过在低压缸架设百分表来监测焊接时产生的变形量，以保证凝汽器颈部与低压缸排汽口的连接质量。

保证轴承座的安装质量 在汽轮机基础放线、垫铁基础研磨、垫铁布置、台板就位后，就可以进行轴承座的安装工作了。在安装过程中必须按照图纸技术要求及现行相关规范严把质量关，必要时进行多次测量，以求其加权平均值。特别注意：轴承座几何中心必须与轴颈承力中心重合。 另外，还要保证汽轮机和发电机转子两端支持轴承的标高符合图纸规范要求，以使两端轴承的负荷分配合理。

（三）轴承与转子安装找中

应用于汽轮机的转子轴承都是可倾瓦式，这种转子轴承在防止油膜振荡，在保证运行稳定上有着突出优势。对于转子安装找中而言，进行转子扬度测量是确保整个轴系中心线处于同一垂直平面，且能形成一条无折点平滑连续曲线的前提。当其曲线达成时，就能有效减少汽轮发电机组运行时的振动，保证汽轮发电机组的正常运行。而有效调整轴瓦垫片对于转子安装找中也在着重要意义。可倾瓦式其自身的摆动自由度对于提高整个轴承的支撑柔性，缓冲转子轴承在运行中产生的振动能量上，有着良好的性能表现。基于此，对于汽轮机的轴承安装重点在于确定轴承盖与轴瓦间的紧力是否达标。由于紧力直接影响着轴承盖的受力情况，尤其是对于球面轴承而言，其自身不具备自动调位功能，当紧力过大极易造成轴承盖变形情况的产生。而紧力过小则会直接影响汽轮机组部件间的连接度，造成振动的产生。而紧力因素对于轴承的刚度也有直接影响，当刚度不达标时，汽轮机组对于激振力的抗振能力也就会减弱，即容易造成大振动，所以对于轴承安装来说，连接螺栓的安装紧固度很重要。

（四）滑销系统间隙调整

汽轮机在正常条件下运行时，缸体受到高温高压的作用，热膨胀较大，同时，汽轮机高中、低压缸分段布置，温差也较大。为保证汽机在热态能自由膨胀、在冷态能自由收缩，缸体中心与转子中心不产生偏移，汽机缸体上设计了很多滑销，以引导整个机组按预定方向自由膨胀或收缩，保证汽轮机动、静部分中心位置及各处间隙在膨胀过程中均能满足要求，以达到稳定。因此，在安装过程中，必须保证销与销槽的间隙在设计范围内，并且保证其滑动面的光滑平整。

结束语

发电厂汽轮机的安装是一项复杂的系统化工程，其技术含量高，安装精度高，专业化程度高，其中任何一个环节出现问题都有可能造成机组的震动。因此，在安装过程中应进行每个安装工序的严格检验，对于每个施工工序应进行动态化跟踪与核查，确保汽轮机能够正常的运作。

参考文献：

[1]洛佳成,王佐仁,张秀坤. 浅析汽轮机安装中几种振动原因及预防对策[J]. 中国新技术新产品,2012,01:100.

[2]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.