畢業(yè)論文--汽輪發(fā)電機組振動的影響因素分析

1、<p>　　汽輪發(fā)電機組振動的影響因素分析</p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　工作單位 </p><p>　　所在分校 </p><p>　　指導教師

2、</p><p>　　2011年 12 月</p><p><b>　　寫 作 提 綱</b></p><p><b>　　一、設計制造方面</b></p><p><b>　　二、安裝和檢修方面</b></p><p><b>　　（一

3、）軸承的標高</b></p><p><b>　　（二）軸承自身特性</b></p><p><b>　?。ㄈC組中心</b></p><p><b>　　（四）滑銷系統(tǒng)</b></p><p><b>　?。ㄎ澹﹦屿o間隙</b></p

4、><p><b>　?。┺D子結垢</b></p><p><b>　　（七）轉子中心孔</b></p><p><b>　?。ò耍┗顒硬考?lt;/b></p><p><b>　　三、運行方面</b></p><p><b>

5、　　（一）機組膨脹</b></p><p><b>　?。ǘ櫥蜏?lt;/b></p><p><b>　?。ㄈ┹S封進汽溫度</b></p><p>　　（四）機組真空和排汽缸溫度</p><p>　?。椋┌l(fā)電機轉子電流</p><p><b>　　

6、（六）斷葉片</b></p><p><b>　　內容提要</b></p><p>　　電力工業(yè)是國民經濟的先行工業(yè)，其發(fā)展速度必須高于國民經濟的發(fā)展速度，才能保證國民經濟持、穩(wěn)步、健康地發(fā)展。</p><p>　　汽輪發(fā)電機組是電力工業(yè)中重大的關鍵設備。汽輪發(fā)電機組軸承振動的大小是反映機組設計制造、安裝檢修及運行管理等方面的綜合指

7、標，直接關系到機組能否安全運行，而對于發(fā)電廠來說安全運行能帶來最大的經濟效益。近年來以振動為主要原因造成的惡性事故相繼發(fā)生，給國家造成了巨大經濟損失。而且振動問題目前仍是新投入大機組不能按期并網(wǎng)，正常投入的主要原因。在機組正常運行期間，振動問題連續(xù)不斷，影響正常生產，經常出現(xiàn)減負荷和帶病運行的情況，甚至使機組被迫停機處理，這些事故屢見不鮮。為保證氣輪發(fā)電機長期安全運行，要求把機組振動嚴格控制在允許范圍內。引起汽輪發(fā)電機組軸承振動過大或者

8、異常的原因有很多，既有設計制造方面的原因；也有運行方面的原因；還有安裝和檢修等方面的原因。而且它們之間又相互影響。因此，要找出振動的主要原因并易事，必須進行仔細調查研究、適當實驗分析后才能確定。下面就這幾個影響因素分別進行一個簡單的介紹。</p><p>　　關鍵詞：汽輪發(fā)電機組；振動；影響因素</p><p>　　汽輪發(fā)電機組振動的影響因素分析</p><p>&

9、lt;b>　　一、設計制造方面</b></p><p>　　汽輪發(fā)電機轉子是一個高速旋轉的機械，如果轉子的質心與旋轉中心不重合則會因為轉子的不平衡而產生一個離心力，這個離心力會對軸承產生一個激振力而使之引起機組振動，如果這個離心力過大，則機組的振動就會異常。所以，汽輪發(fā)電機轉子在裝配時每裝配一級葉片都應該對該級葉片進行動平衡試驗，整個轉子裝配完成后在出廠之前還應該對整個轉子進行低速和高速動平衡，

10、特別是對于臨界轉速低于額定轉速較多的繞性轉子和繞性轉子組成的軸系。動平衡工作應該在額定轉速下進行，平衡的結果應使通過臨界轉速好額定轉速時的振動達到最小，以確保轉子的不平衡量在一個合格的范圍內。</p><p>　　在廠家制造過程中，產生汽輪發(fā)電機轉子不平衡的原因主要轉子因加工變差等原因引起質量偏心時，轉子要產生靜力和動力的不平衡。如果機械加工精度不夠高和裝配工藝質量較差，或者只進行低速平衡，則轉速升高時，不平衡好

11、、質量離心力將以轉速的平方關系增加。當轉子轉速上升到工作轉速時，轉子的這一離心力迫使機組振動。所以必須提高機械加工精度，同時保證裝配質量，從而才能保證轉子的原始不平衡量較小。另外，如果機組的設計不當也會引起機組的振動。例如，在設計階段機組支持軸承的選用也是非常重要的，如果軸承選取不當，也會因為軸承的穩(wěn)定性較差，汽輪發(fā)電機轉子哪怕是極小的不平衡量也會引起機組較大的振動；軸承的油膜形成不好也極易誘發(fā)油膜振蕩而產生振動。</p>

12、<p><b>　　二、安裝和檢修方面</b></p><p>　　汽輪發(fā)電機組在安裝和檢修過程中的工藝質量對機組振動的影響非常大，根據(jù)對現(xiàn)場機組振動的分析，很多汽輪發(fā)電機組的軸承振動過大都是由于安裝和檢修不當引起的，或者說機組的振動很多時候都是可以通過安裝或檢修來解決的。針對現(xiàn)場的安裝和檢修情況，下面重點介紹對機組振動有明顯影響的幾個因素。</p><p&g

13、t;<b>　　（一）軸承的標高</b></p><p>　　不管是汽輪機還是發(fā)電機轉子，其兩端都是由軸承支撐的，如果兩端的軸承標高不在設計要求的范圍內，那么轉子兩端軸承的負荷分配就不合理。負荷較輕的一邊，軸瓦內的油膜將會形成不好或者根本不能建立油膜，這樣就會誘發(fā)機組的自激振動、油膜振動和氣流激振等；而負荷較重的一邊，由于吃力太大，會引起軸瓦溫度升高，當軸瓦烏金溫度達到一定值時，很容易產生軸

14、瓦烏金過熱現(xiàn)象，從而造成機組的振動。</p><p>　　因此在汽輪發(fā)電機組大修或者安裝時，應該根據(jù)制造廠家的技術要求，再結合現(xiàn)場的實際情況對機組軸承標高進行認真的調整。因為制造廠家提供的數(shù)據(jù)是根據(jù)機組冷態(tài)時的情況再綜合一般機組受熱后膨脹的情況得出的，由于各臺機組的實際情況不盡相同，因此受熱后的膨脹也不完全一樣，所以必須結合各廠的實際情況對機組軸承標高進行調整。</p><p><b

15、>　?。ǘ┹S承自身特性</b></p><p>　　軸承自身特性對機組振動的也會產生影響，主要包括軸瓦的緊力、頂隙和連接剛度等幾個方面。軸瓦緊力和頂隙主要影響軸承的穩(wěn)定性，如果軸承的穩(wěn)定性太差，在外界因素的影響下容易使機組振動超標。軸承的連接情況主要對軸承剛度產生影響，若軸承剛度不夠，在同樣大小的激振力下引起的振動較大，所以必須將軸承各連接螺栓擰緊。在現(xiàn)場，經常發(fā)現(xiàn)由于連接螺栓未擰緊而引起振動

16、的現(xiàn)象。</p><p><b>　?。ㄈC組中心</b></p><p>　　嚴格來講，機組中心應包括轉子與汽缸或靜子的同心度、支撐轉子各軸承的標高、軸系連接的同心度和平直度。關于軸承標高對機組振動的影響，前面已經講到?，F(xiàn)在重點介紹其它的兩個方面：</p><p>　　如果轉子與汽缸或靜子的同心度偏差過大，則可能會引起汽流激振、電磁激振和動

17、靜碰磨。若發(fā)生碰磨，則會使轉子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定普通強迫振動。當聯(lián)軸器法蘭外圓與軸頸不同心、聯(lián)軸器法蘭止口或螺栓孔節(jié)圓不同心、端面瓢偏、連接螺栓緊力明顯不對稱時，不論圓周和端面中心數(shù)據(jù)調整的如何正確，當把連接螺栓擰緊后，都會使軸系不同心和平直。當轉子處于旋轉狀態(tài)時，軸系同心度和平直度會直接產生振動的激振力，引起機組的振動，這種振動還隨電負荷的變化而變化。</p><p><b>　　（四）滑銷系統(tǒng)&

18、lt;/b></p><p>　　不論是汽輪機還是發(fā)電機，當機組帶負荷受熱后都要產生膨脹，但是不能讓其自由膨脹，潤滑油系統(tǒng)就是用于引導機組膨脹的。當由于某種原因使滑銷系統(tǒng)卡澀時，機組的膨脹就會受到限制，當機組的膨脹受到限制時就會引起機組較大的振動，嚴重時以至于不能開機或者引起動靜碰磨，從而造成更大的破壞。由于膨脹受到限制而無法開機的現(xiàn)象在現(xiàn)場經常出現(xiàn)，因此在檢修和安裝期間應該對此引起高度重視。</p&

19、gt;<p><b>　?。ㄎ澹﹦屿o間隙</b></p><p>　　汽輪機轉子與汽缸和軸承之間以及發(fā)電機轉子與靜子之間都存在間隙。當汽輪機轉子與汽缸之間的間隙過大時，汽輪機內效率會降低；當汽輪機與軸封之間的間隙過大時可能會引起蒸汽外漏或者空氣內漏，從而影響機組的效率和真空；當發(fā)電機轉子與靜子之間的間隙過大時同樣會影響發(fā)電機的效率。但是，它們之間的間隙又不能過小，否則將引起動靜

20、碰磨，會使機組的振動超標。因此合理調整隔板汽封、端部汽封以及發(fā)電機轉子與靜子之間的間隙是非常重要的。</p><p><b>　?。┺D子結垢</b></p><p>　　機組在大修期間，一般都要對汽輪機葉片上的結垢進行清理，在進行除垢時應該保證除垢方法的正確性，同時要注意對整個轉子都要進行除垢，否則可能會在轉子上產生新的質量不平衡，這種現(xiàn)象曾經在有的電廠發(fā)生過。&

21、lt;/p><p><b>　　（七）轉子中心孔</b></p><p>　　現(xiàn)代汽輪機轉子大軸大都留有中心孔，在中心孔兩端用堵頭封堵，在檢修期間如果不慎讓異物（包括油、水等）進入中心孔，在轉子裝復回原后開機，機組肯定會出現(xiàn)振動異常的現(xiàn)象。</p><p><b>　?。ò耍┗顒硬考?lt;/b></p><p&

22、gt;　　檢修期間如果有活動部件進入汽輪機，大修后開機活動部件可能在汽流的沖擊下撞傷甚至損壞汽輪機葉片，從而造成嚴重的事故，并引發(fā)機組振動；如果發(fā)電機內存在活動部件，一方面可能一起發(fā)電機內部短路，另一方面可能引起機組振動的不穩(wěn)定，這將會對機組振動的診斷帶來困難。</p><p><b>　　三、運行方面</b></p><p>　　如果在機組設計制造、安裝和檢修期間各

23、方面都能保證質量，那機組就不會發(fā)生振動大而影響運行了嗎？答案是否定的，機組的振動除了與上面闡述的各方面因素有關外，還與機組的運行狀況存在很大的關系。</p><p><b>　?。ㄒ唬C組膨脹</b></p><p>　　前面已經講到，機組的滑銷系統(tǒng)對機組振動的影響情況，而機組的膨脹是受其滑銷系統(tǒng)制約的。當滑銷系統(tǒng)本身不存在問題時，如果運行人員操作不當，機組會出現(xiàn)膨脹

24、受阻，自身變形過大，或通流間隙內掉入雜物等均可能使轉子受到摩擦。最明顯的例子是在開機過程中，當機組的暖機時間不夠或者升速加負荷過快，則機組各部分的膨脹就不一樣，這樣一方面會產生熱應力，減少機組的壽命；另一方面就會引起過大的膨脹差，從而影響機組的開機過程。當機組啟動過程，因盤車或暖機不充分以及上、下氣缸溫差過大等原因使轉子的橫截面積內溫度場不均勻，從而引起轉子的彈性熱彎曲或因此而留下永久變形，引起機組的動靜碰磨而產生振動。</p&g

25、t;<p><b>　?。ǘ櫥蜏?lt;/b></p><p>　　軸頸在軸瓦內的穩(wěn)定性如何決定了機組誘發(fā)振動的可能性有多大，當穩(wěn)定性太差時，外界因素的變化很容易引起機組振動的產生。而潤滑油在軸瓦內形成的油膜如何又是影響轉子穩(wěn)定性的一個重要影響因素，油膜的形成除了與軸承烏金有關外，還有一個重要因素就是潤滑油油溫與油壓，潤滑油油溫應該在一個合理的范圍內，過高過低都對油膜的形成不利

26、，當軸承供油不足、斷油、油壓過高或過低使油膜遭到破壞也會引起機組振動。</p><p><b>　?。ㄈ┹S封進汽溫度</b></p><p>　　每一軸封的進汽溫度都不一樣，在運行規(guī)程所允許的范圍內調整軸封進汽溫度會對機組的振動產生一定的影響。軸封進汽溫度對機組振動的影響主要表現(xiàn)為進汽溫度對軸承座標高的影響和溫度對端部汽封動靜間隙的影響，這兩方面對機組振動的影響機理

27、在前面已經述及。</p><p>　?。ㄋ模C組真空和排汽缸溫度</p><p>　　機組真空和排汽缸溫度總是相輔相成的，其中一個因素的變化必然引起另一個因素的改變。對于軸承座坐落在排汽缸上的機組來說，排汽缸溫度的變化主要表現(xiàn)在對軸承座標高的影響上，所以會對機組的振動產生影響。</p><p>　　（五）發(fā)電機轉子電流</p><p>　　當

28、電流通過發(fā)電機轉子時會產生熱量，這部分熱量就要會使發(fā)電機轉子產生膨脹，當發(fā)電機轉子本身存在一定量的質量不平衡時，由于膨脹會使該不平衡量產生的力矩發(fā)生改變，從而引起機組的振動變化；當發(fā)電機轉子自身存在膨脹不均時，即使冷態(tài)情況下質量平衡較好，也會由于膨脹的不均勻性產生動態(tài)的質量不平衡，而這一質量不平衡在發(fā)電機轉子恢復到冷態(tài)時也會隨之消失，如果發(fā)電機轉子內部本身存在短路情況，當電流通過發(fā)電機轉子時會產生局部放熱過大的現(xiàn)象，此處的轉子由于受到較

29、多的熱量堆積而使膨脹較大，這就與其他地方的膨脹產生差別，又會形成動態(tài)的質量不平衡。</p><p>　　另一方面發(fā)電機轉子線圈匝間短路或轉子與定子間間隙不均勻時，會導致發(fā)電機轉子和定子磁分布不均勻，產生不均勻的電磁場，引起轉子和定子的振動。當電網(wǎng)負荷階躍變化或系統(tǒng)故障后自動合閘時，這些擾動也會引起機組振動。</p><p><b>　?。嗳~片</b></p

30、><p>　　當汽輪機發(fā)生斷葉片時，轉子的質量分布明顯發(fā)生改變，因此機組的振動會發(fā)生明顯的變化，這種情況在現(xiàn)場有時可能不會被察覺，因為振動的變化既包括振動大小的變化也包括振動相位的變化，而現(xiàn)場大多數(shù)儀表只能監(jiān)視振動大小的變化。為了盡量避免斷葉片的現(xiàn)象發(fā)生，除了在設計制造和安裝檢修期間采用適當?shù)拇胧﹣肀ＷC外，運行中在增減機組負荷時應盡量平穩(wěn)。</p><p>　　寫完論文后，內心的感覺很是復雜，

31、很興奮、更有無盡的感激。興奮的是終于經過努力的學習找到了適合自己的一份工作，又經過多日的艱苦奮斗，完成了大學三年的最后一份作業(yè)，可以為大學階段的學習畫上一個基本圓滿的句號了。感激的是在三年的學習生活中給我無限幫助的老師們。特別要感激的是我的指導老師、特別是從論文開題到論文定稿期間，老師更是在百忙之中給我修改論文，并給出提出許多可貴的建議，使我能夠按時的完成論文。</p><p>　　同時還要感謝三年中給我們上課的

32、所有老師，是他們用自己淵博的知識來教育我們，以自己高尚的人格來影響我們，在我的學習之路上給我的鼓勵與鞭策，促使我不斷成長，從他們那里我學到了太多太多。</p><p>　　在這里還要感謝在百忙之中評閱我的論文的所有老師們，感謝你們的評閱。我在這里向每一位老師真切地說一聲：老師，謝謝您！ </p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p

33、>　　1、牛衛(wèi)東：《電廠汽輪機原理》，中國電力出版社，2007年.</p><p>　　2、邵和春：《地方電廠崗位運行培訓教材》，中國電力出版社，1993年.</p><p>　　3、趙永民：《汽輪機設備及運行》，北京：水利電力出版社，1982年.</p><p>　　4、顧 晃：《汽輪發(fā)電機組的振動與平衡》，北京：水利電力出版社，1988年.</p&g