研究汽轮发电机振动原因及安装过程控制措施

研究汽轮发电机振动原因及安装过程控制措施

李振家

中电建宁夏工程有限公司，宁夏 银川 750000

摘  要：汽轮发电机振动的原因有很多。例如,与载体本身有关的问题,载体之间缺乏合理的结构,保护层无效造成的损坏。汽轮发电机的振动会影响润滑油和异常油的维护,并影响操作人员的操作。因此,通过改善润滑油的工作条件和提高油层的抗冲击性是最好的办法。本文分析了汽轮发电机轴振动的主要原因。

关键词：汽轮发电机；振动原因；安装控制

炼化企业的汽轮发电机经常发生异常振动。汽轮机组轴系振动的幅值和波动程度作为机组的重要运行参数,也是评估机器安全稳定运行的重要指标。所谓汽轮发电机运行中的异常振动,是指轴向振幅超过初始正常运行水平的时间,特别是当振幅超过允许的标准范围时,此时设备的轴向平衡状态受到破坏,设备本身的主要部件发生松动或发生故障,甚至轴向摩擦增加,直到主设备损坏或停止工作。

一、汽轮发电机的概念

汽轮发电机是将机械转化为电能的机器。主要部件包括紧固件,旋转装置,盖子和轴承。研究表明, 汽轮机具有巨大的动能,通过高速运行,阻止磁线的动态运动,通过电缆租用零件,接收电流并连接到电流回路。汽轮发电机是一种高速旋转结构,由汽轮发电机的大量动能驱动,在运动过程中不可避免地会发生振动。汽轮发电机的关键是发电，而汽轮发电机的异常振动会影响发电机的正常运行和安全生产，甚至会导致严重的后果[1]。

二、造成汽轮发电机异常振动的原因

1.摩擦激振

摩擦激振是转子与固定部件(如油封、密封件、轴等)之间产生的异常摩擦。由于沿转子圆周的摩擦力不同,就会导致转子截面温度分布不均匀,局部温度高于其他位置,导致转子热弯曲。此时转子动平衡发生变化,新的不平衡力作用于转子,转子就会振动异常，这不利于汽轮转子的安全稳定运行。

对设备和生产最有害的摩擦振动是恶性循环。此时,转子的热弯曲程度增加,振幅逐渐扩大到引起转子大弯曲的程度,从而导致转子大弯曲。

2.气流激振

汽轮机气流的振动是机械运行中的常见现象。当空气流经时,大量的低频组在低于工作频率的频率下发生。气流的振动对负载等工艺参数的波动有很大的影响,属于突然振动。产生气流的主要原因是叶片暴露在不均匀的气流中,导致汽轮轴的振动状态异常,影响机组的运行。

气流激振故障诊断需要根据异常振动和异常机组的监测数据,以及不同负荷条件下的监测数据,并分析数据变化趋势，降低负荷变化率,就可以合理避开可能发生气流激励的负荷区,有效防止气流激励。或者在高压下调节调速阀,消除气流激励,有效防止气流激励的不可预知的风险。

3.发电机转子引起的异常振动

转子是汽轮发电机的重要组成部分。发电机的稳定运行和正常振动在很大程度上取决于发电机转子的组装和平衡。一般来说,汽轮发电机转子组装后,需要分别进行转子平衡试验和转子转速试验。发电机转子在真空下动态平衡,减少了平衡器空气通道引起的干扰。如果转子动平衡不能正常工作,或者转子动平衡不能有效的固定,那么在装置运行过程中可能会出现发电机组的异常振动。此外,如果转子线圈的固定力较弱,转子线圈的端部就不能有效地固定,长期使用容易偏移,改变转子平衡状态,使装置异常振动。

4.护环、中心环的错位安装

转子两侧的上部轴承,由发电机设备的轴承支撑,在加热时形成更大的离心力。需要使用护环、中心环装置,或者在锁定时改变环的形状,不然顶部缠绕的位置会产生形变,在转子半径方向偏离轨道,或者中心环不能再通过保护环和中心线的轴线保持稳定，这就会使得转子产生振动。一般来说,悬挂保护环比刚性保护环更容易因加热而改变绕组。

5.汽轮机轴承间隙不合适以及其他的影响因素

在安装蒸汽轮机时,轴承之间可能会出现不合理的间隙。特别是由于轴承空间过大,静态部件在转子运转过程中可能不稳定,导致机组发生异常振动。因此,在安装蒸汽轮机时,我们必须遵守相关的操作标准和程序,以确保轴承间隙在适当的范围内,处于相对稳定的状态。

此外,还有许多因素导致汽轮机的异常振动,包括润滑油质量,工艺参数的变化,停止元件的故障等,这些问题都会导致设备的异常振动[2]。

三、汽轮发电机异常振动造成的危害

水平、垂直和轴向振动通常是汽轮发电机的主要振动表现形式。一般情况下,汽轮发电机应在国家标准允许的振动值范围内稳定运行。如果汽轮发电机在异常振动下工作,可能会造成严重损坏:(1)汽轮发电机的叶片因异常振动而疲劳。(2)放置在轴表面的巴氏合金层在振动条件下长时间进行分层和分层。(3)机组各部件的连接螺栓因异常振动而松动和损坏,导致部件连接效率低下。(4)减少碳刷的磨损速度,缩短旋转硅整流二极管的使用寿命。(5)异常振动将触发系统保护装置的操作,导致关机； (6)机器异常振动导致引发槽楔松动、护环或转子端部紧固结构件失效，转子线圈在离心力作用下向外扩张摩擦定子导致机组短路；(7)运动轴的密封可能会损坏,主轴也可能弯曲。(8)异常振动容易引起线圈的振动和摩擦,破坏线圈的绝缘结构,降低绝缘力,使线圈的绝缘短路。

汽轮发电机异常振动的原因并不是单一的。有许多因素可能导致异常振动,包括发电机的内部因素(例如,发电机部件的质量,轴承和液滴的匹配等)。的。发电机的外部因素(如发电机安装基座的强度和刚度,发电机和蒸汽轮机的对准参数,操作系统的润滑油温度等)。此外,由于连接到设备的电网的状态,蒸汽轮机发电机在运行时会发生异常振动。

四、对汽轮发电机的异常振动进行有效的预防

1.基础安装过程预防

在安装蒸汽轮机发电机之前,有必要检查安装基础并准备安装。首先,我们必须注意基本安装的外观质量检查,它不能有明显和严重的缺陷。安装基座的尺寸应根据设计、施工和安装图纸进行修改,不能有影响安装基座性能和功能的尺寸差异。发电机安装最好准备初始部署的基础。根据基础垫板的水平设计平面,调整垫铁与垫板的平面度,并确保垫铁与垫板和其他基础元素之间的接触间距尽可能小,使每个垫板安装压缩后均匀受力。安装基础部件时,应特别注意固定倾斜垫和基础部件的水泥。为了避免水泥工艺中水泥分离造成真空现象,需要注意比例分配,使部分水泥尽可能均匀和紧密地分布。良好的基础安装是防止汽轮发电机运行期间异常振动的可靠保证。

2.转子安装预防措施

在安装汽轮发电机转子之前,必须定期检查发电机转子。监测转子外观,避免碰撞痕迹,轴颈腐蚀,防止转子在运输过程中因不良储存而损坏。其次,检查转子保护圈(端)是否有裂纹、松动和位移。最后,转动转子,检查线圈和内接头,检查转子轴是否因延长放置(转子灵活性)而弯曲。由于汽轮发电机转子和定子之间的空气空间很小,必须非常小心稳定转子和定子,以免发生碰撞。

3.轴承安装预防措施

在安装轴承时,转子和定子之间的空隙应尽可能均匀地调节。另外,要注意轴与轴颈的配合,保证轴的内外两端与轴肩之间有一定的间隙,以免因轴窜而出现顶瓦。另外,我们要注意润滑油在轴承中的传递作用,使润滑油在机组工作时能够顺利地进入轴,形成油膜润滑油领。对于球面瓦轴承,在安装轴承和关闭盖子时要注意顶部轴承与盖子的间隙。为了避免顶部轴承变形,顶部轴承不能太用力,如果轴承与轴之间存在较大的间隙,就会导致球面瓦丧失自定位功能。

4.动静间隙调整预防措施

在发电机的转子和定子之间, 汽轮机转子与轴封和汽缸之间有一个间隙。间隔太大会影响发电机的生产率,间隔太小会产生静摩擦,如果发电机的振动幅度增大,导致发电机振动幅度超出标准幅度。因此,简化静态和动态间隔非常重要。在调整静态偏差的过程中,我们必须保证:(1)蒸汽密封性, 油档间隙等。在调整允许范围内的蒸汽间隙之前,必须保证电弧弹簧在蒸汽密封后弹性状态良好,密封间隙必须满足热膨胀要求。(3) ）在安装过程中要严格轴系对中，以免对转子产生不利的磨损。(4)如果转子中心需要高度差,在调整汽封、油挡间隙、发电机风挡间隙时,应考虑转子的位置[3]。

五、结语

当汽轮发电机组的振动幅度超过正常值时,应确定振动的原因,并采取措施消除振动。但振动的原因是复杂和多方面的。为了排除一些非主要的因素,有必要进行一系列的实验,找出振动的规律性,收集机器的运行和维护数据,通过全面的分析找出振动的根本原因。从而有效的解决汽轮发电机组的振动问题,保证汽轮发电机组的安全稳定运行,降低企业设备的维护成本,努力提高企业的生产效率。

参考文献

[1]李晓慧.汽轮发电机振动原因分析及安装过程控制措施[J].设备管理与维修,2020(04):158-159.

[2]全小龙.浅析汽轮发电机异常振动原因[J].中国设备工程,2019(13):95-96.

[3]杜占国.汽轮发电机振动异常诊断及处理[J].科技资讯,2018,16(36):98-99.