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(xué) 號 </p><p>　　工作單位 </p><p>　　所在分校 </p><p>　　指導(dǎo)教師

2、</p><p>　　2011年 12 月</p><p><b>　　寫 作 提 綱</b></p><p><b>　　一、設(shè)計制造方面</b></p><p><b>　　二、安裝和檢修方面</b></p><p><b>　?。ㄒ?/p>

3、）軸承的標(biāo)高</b></p><p><b>　?。ǘ┹S承自身特性</b></p><p><b>　?。ㄈC組中心</b></p><p><b>　?。ㄋ模┗N系統(tǒng)</b></p><p><b>　?。ㄎ澹﹦屿o間隙</b></p

4、><p><b>　?。┺D(zhuǎn)子結(jié)垢</b></p><p><b>　　（七）轉(zhuǎn)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、　?。ㄒ唬C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>　?。ㄋ模C組真空和排汽缸溫度</p><p>　　（為）發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流</p><p><b>　　

6、（六）斷葉片</b></p><p><b>　　內(nèi)容提要</b></p><p>　　電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的先行工業(yè)，其發(fā)展速度必須高于國民經(jīng)濟的發(fā)展速度，才能保證國民經(jīng)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(guān)鍵設(shè)備。汽輪發(fā)電機組軸承振動的大小是反映機組設(shè)計制造、安裝檢修及運行管理等方面的綜合指

7、標(biāo)，直接關(guān)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(jīng)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(jīng)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(chǎn)，經(jīng)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(yán)格控制在允許范圍內(nèi)。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(shè)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(diào)查研究、適當(dāng)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(guān)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(shè)計制造方面</b></p><p>　　汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子是一個高速旋轉(zhuǎn)的機械，如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心不重合則會因為轉(zhuǎn)子的不平衡而產(chǎn)生一個離心力，這個離心力會對軸承產(chǎn)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(zhuǎn)子在裝配時每裝配一級葉片都應(yīng)該對該級葉片進行動平衡試驗，整個轉(zhuǎn)子裝配完成后在出廠之前還應(yīng)該對整個轉(zhuǎn)子進行低速和高速動平衡，

10、特別是對于臨界轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速較多的繞性轉(zhuǎn)子和繞性轉(zhuǎn)子組成的軸系。動平衡工作應(yīng)該在額定轉(zhuǎn)速下進行，平衡的結(jié)果應(yīng)使通過臨界轉(zhuǎn)速好額定轉(zhuǎn)速時的振動達到最小，以確保轉(zhuǎn)子的不平衡量在一個合格的范圍內(nèi)。</p><p>　　在廠家制造過程中，產(chǎn)生汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子不平衡的原因主要轉(zhuǎn)子因加工變差等原因引起質(zhì)量偏心時，轉(zhuǎn)子要產(chǎn)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(zhì)量較差，或者只進行低速平衡，則轉(zhuǎn)速升高時，不平衡好

11、、質(zhì)量離心力將以轉(zhuǎn)速的平方關(guān)系增加。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升到工作轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)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(zhì)量，從而才能保證轉(zhuǎn)子的原始不平衡量較小。另外，如果機組的設(shè)計不當(dāng)也會引起機組的振動。例如，在設(shè)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(dāng)，也會因為軸承的穩(wěn)定性較差，汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)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(chǎn)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(zhì)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(dāng)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>　?。ㄒ唬┹S承的標(biāo)高</b></p><p>　　不管是汽輪機還是發(fā)電機轉(zhuǎn)子，其兩端都是由軸承支撐的，如果兩端的軸承標(biāo)高不在設(shè)計要求的范圍內(nèi)，那么轉(zhuǎn)子兩端軸承的負荷分配就不合理。負荷較輕的一邊，軸瓦內(nèi)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(dāng)軸瓦烏金溫度達到一定值時，很容易產(chǎn)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(yīng)該根據(jù)制造廠家的技術(shù)要求，再結(jié)合現(xiàn)場的實際情況對機組軸承標(biāo)高進行認真的調(diào)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(jié)合各廠的實際情況對機組軸承標(biāo)高進行調(diào)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(chǎn)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(biāo)。軸承的連接情況主要對軸承剛度產(chǎn)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(jīng)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(yán)格來講，機組中心應(yīng)包括轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度、支撐轉(zhuǎn)子各軸承的標(biāo)高、軸系連接的同心度和平直度。關(guān)于軸承標(biāo)高對機組振動的影響，前面已經(jīng)講到?，F(xiàn)在重點介紹其它的兩個方面：</p><p>　　如果轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定普通強迫振動。當(dāng)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(diào)整的如何正確，當(dāng)把連接螺栓擰緊后，都會使軸系不同心和平直。當(dāng)轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時，軸系同心度和平直度會直接產(chǎn)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>　?。ㄋ模┗N系統(tǒng)&

18、lt;/b></p><p>　　不論是汽輪機還是發(fā)電機，當(dāng)機組帶負荷受熱后都要產(chǎn)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(dǎo)機組膨脹的。當(dāng)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(dāng)機組的膨脹受到限制時就會引起機組較大的振動，嚴(yán)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(jīng)常出現(xiàn)，因此在檢修和安裝期間應(yīng)該對此引起高度重視。</p&

19、gt;<p><b>　　（五）動靜間隙</b></p><p>　　汽輪機轉(zhuǎn)子與汽缸和軸承之間以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間都存在間隙。當(dāng)汽輪機轉(zhuǎn)子與汽缸之間的間隙過大時，汽輪機內(nèi)效率會降低；當(dāng)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(nèi)漏，從而影響機組的效率和真空；當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)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(biāo)。因此合理調(diào)整隔板汽封、端部汽封以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙是非常重要的。</p><p><b>　?。┺D(zhuǎn)子結(jié)垢</b></p><p>　　機組在大修期間，一般都要對汽輪機葉片上的結(jié)垢進行清理，在進行除垢時應(yīng)該保證除垢方法的正確性，同時要注意對整個轉(zhuǎn)子都要進行除垢，否則可能會在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生新的質(zhì)量不平衡，這種現(xiàn)象曾經(jīng)在有的電廠發(fā)生過。&

21、lt;/p><p><b>　?。ㄆ撸┺D(zhuǎn)子中心孔</b></p><p>　　現(xiàn)代汽輪機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子裝復(fù)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(yán)重的事故，并引發(fā)機組振動；如果發(fā)電機內(nèi)存在活動部件，一方面可能一起發(fā)電機內(nèi)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(shè)計制造、安裝和檢修期間各

23、方面都能保證質(zhì)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(guān)外，還與機組的運行狀況存在很大的關(guān)系。</p><p><b>　　（一）機組膨脹</b></p><p>　　前面已經(jīng)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(dāng)滑銷系統(tǒng)本身不存在問題時，如果運行人員操作不當(dāng)，機組會出現(xiàn)膨脹

24、受阻，自身變形過大，或通流間隙內(nèi)掉入雜物等均可能使轉(zhuǎn)子受到摩擦。最明顯的例子是在開機過程中，當(dāng)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(chǎn)生熱應(yīng)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(dāng)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(zhuǎn)子的橫截面積內(nèi)溫度場不均勻，從而引起轉(zhuǎn)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(chǎn)生振動。</p&g

25、t;<p><b>　?。ǘ櫥蜏?lt;/b></p><p>　　軸頸在軸瓦內(nèi)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(dāng)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(chǎn)生。而潤滑油在軸瓦內(nèi)形成的油膜如何又是影響轉(zhuǎn)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(guān)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(yīng)該在一個合理的范圍內(nèi)，過高過低都對油膜的形成不利

26、，當(dāng)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(nèi)調(diào)整軸封進汽溫度會對機組的振動產(chǎn)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(biāo)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(jīng)述及。</p><p>　　（四）機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(biāo)高的影響上，所以會對機組的振動產(chǎn)生影響。</p><p>　?。ㄎ澹┌l(fā)電機轉(zhuǎn)子電流</p><p>　　當(dāng)

28、電流通過發(fā)電機轉(zhuǎn)子時會產(chǎn)生熱量，這部分熱量就要會使發(fā)電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生膨脹，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子本身存在一定量的質(zhì)量不平衡時，由于膨脹會使該不平衡量產(chǎn)生的力矩發(fā)生改變，從而引起機組的振動變化；當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子自身存在膨脹不均時，即使冷態(tài)情況下質(zhì)量平衡較好，也會由于膨脹的不均勻性產(chǎn)生動態(tài)的質(zhì)量不平衡，而這一質(zhì)量不平衡在發(fā)電機轉(zhuǎn)子恢復(fù)到冷態(tài)時也會隨之消失，如果發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)部本身存在短路情況，當(dāng)電流通過發(fā)電機轉(zhuǎn)子時會產(chǎn)生局部放熱過大的現(xiàn)象，此處的轉(zhuǎn)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(chǎn)生差別，又會形成動態(tài)的質(zhì)量不平衡。</p><p>　　另一方面發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈匝間短路或轉(zhuǎn)子與定子間間隙不均勻時，會導(dǎo)致發(fā)電機轉(zhuǎn)子和定子磁分布不均勻，產(chǎn)生不均勻的電磁場，引起轉(zhuǎn)子和定子的振動。當(dāng)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(dāng)汽輪機發(fā)生斷葉片時，轉(zhuǎn)子的質(zhì)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(shè)計制造和安裝檢修期間采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣肀ＷC外，運行中在增減機組負荷時應(yīng)盡量平穩(wěn)。</p><p>　　寫完論文后，內(nèi)心的感覺很是復(fù)雜，

31、很興奮、更有無盡的感激。興奮的是終于經(jīng)過努力的學(xué)習(xí)找到了適合自己的一份工作，又經(jīng)過多日的艱苦奮斗，完成了大學(xué)三年的最后一份作業(yè)，可以為大學(xué)階段的學(xué)習(xí)畫上一個基本圓滿的句號了。感激的是在三年的學(xué)習(xí)生活中給我無限幫助的老師們。特別要感激的是我的指導(dǎo)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(xué)習(xí)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(xué)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(xùn)教材》，中國電力出版社，1993年.</p><p>　　3、趙永民：《汽輪機設(shè)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