我们都知道,引起汽轮机振增大的原因有很多,但是为什么这些因素会造成汽轮机组振增大,让我们来逐一分析
(1):机组启动时疏水不畅及膨胀不均匀。
疏水不畅会引起汽轮机上下缸温差增大,严重时会导致汽轮机进水。机组启动时,如果转子与汽缸的膨胀不协调,会出现胀差。胀差过大,尤其是转子的相对胀差过大,会使动、静轴向间隙消失而产生摩擦,造成转子弯曲,进而引起机组振动
(2):启动中转子热弯曲及油膜振荡。
转子热弯曲会使转动部分与静止部分发生碰磨,从而导致动静间隙变小甚至消失,从而引起机组振动增加
(3):运行中主、再热气温、压力、真空及油温、油压变化。
主汽、再热汽温及压力和真空的变化,会影响汽轮机组各轴承受力分配,从而引起振动变化。如果汽温迅速下降,则是水冲击的前兆,因而也会引起振动增大
(4)发生水冲击或掉叶片。
水冲击导致振动增大原因如下:
① 冲击力作用:水冲击是由于蒸汽或水突然产生的冲击力,导致管道或容器发生声响和震动的一种现象。这种冲击力会使汽轮机内部的部件受到不均匀的力的作用,从而导致振动增大。
② 部件急剧收缩:汽轮机运行中汽缸、转子、阀门等都处于高温状态,如果低温蒸汽或水突然进入汽轮机的某一部位,这些部件会急剧收缩,产生大的热应力,同时可能导致动静碰磨、大轴弯曲、部件裂纹、接合面变形泄漏等,从而引起振动增大。
③ 管道与容器的振动:水冲击不仅会导致汽轮机本身振动增大,还会使与其相连的管道和容器(如蒸汽管道、凝汽器等)振动增大,从而进一步加剧汽轮机的振动。
掉叶片引起振动增大的原因
① 转子平衡破坏:叶片断落会破坏转子的平衡,使转子在旋转过程中产生不平衡的离心力,从而导致振动增大。这种振动通常是明显的,并且会随着叶片断落数量的增加而加剧。
② 动静部分摩擦:如果掉落的叶片与汽轮机的静止部分(如汽缸、隔板等)发生摩擦,会产生额外的摩擦力和振动。这种摩擦不仅会导致振动增大,还可能造成更严重的设备损坏[3]。
③ 抽汽管道与加热器的影响:如果机组抽汽部分叶片断落,叶片可能进入抽汽管道或加热器,导致这些部件损坏或水位升高,进而引起振动增大[3]
(5):负荷及调速汽门开度变化,胀差及串轴变化。
负荷及调速汽门开度变化
激振力变化:负荷的增减会直接影响汽轮机上的激振力大小。在升负荷过程中,转子上的不平衡量(包括原始质量不平衡和热不平衡量)会增加,特别是热不平衡量,由于碰摩和局部受热不均,会使转子产生临时热弯曲,进而引起振动增大。
蒸汽参数变化:负荷变化通常伴随着蒸汽参数(如蒸汽温度、压力)的变化。蒸汽参数的突变,如真空突然下降或水冲击导致汽温骤降,会引起负胀差,从而可能影响汽轮机的稳定运行和振动情况。
调速汽门的影响:调速汽门的开度变化会影响汽轮机的进汽量和蒸汽流量分布,进而影响转子和汽缸的膨胀情况。如果膨胀不均匀,可能会导致动静部分的摩擦和振动增大。
胀差及串轴变化
胀差变化:胀差是指汽轮机转子与汽缸之间的相对膨胀量。胀差过大或过小都可能导致动静部分的间隙消失或减小,进而产生摩擦和振动。特别是转子的相对胀差过大时,会使动、静轴向间隙消失而产生摩擦,造成转子弯曲,进一步引起机组振动。
串轴变化:串轴是指汽轮机转子在轴向方向的移动。串轴量过大时,可能会导致转子与汽缸或轴承座的摩擦,以及轴承座动刚度的降低,从而增加振动。此外,串轴还可能引起转子在轴向分力的作用下克服磁场力向一侧推动,导致电机转子挡油肩胛与轴承外侧巴氏合金发生动静摩擦,进而产生振动
(6):发电机励磁机运行情况。
励磁系统不稳定:励磁系统是发电机的重要组成部分,其稳定性直接关系到发电机的运行状况。当励磁系统出现不稳定时,如励磁电流波动或励磁电压异常,会直接导致发电机振动增大。这种不稳定可能来源于励磁调节器的故障、励磁绕组的短路或断路,以及励磁电源的问题等。
机械松动:发电机在长时间运行过程中,由于机械磨损、螺栓松动等原因,可能导致部分结构出现松动。这种松动在汽轮机定速后,由于振动频率的改变,可能引发更大的振动。特别是励磁机部分,如果安装不牢固或维护不当,更容易出现此类问题。
电磁力不平衡:发电机内部磁场分布不均或磁力线短路时,会产生不平衡的电磁力,进而引发振动。这种不平衡可能由励磁绕组设计不合理、铁芯饱和或转子偏心等因素造成。在汽轮机定速后,这种电磁力不平衡的现象可能更为明显,导致发电机振动加剧。
励磁机部件松动或损坏:发电机励磁机部件的松动或损坏也可能导致汽轮机振动增大。例如,轴瓦松动、紧固螺钉松脱或断裂等都可能影响励磁机的稳定运行,进而引发振动
(7):转子质量不平衡。
转子质量不平衡会引起汽轮机振动增大的原因主要在于以下几个方面:
离心力作用:当转子质量不平衡时,转子在旋转过程中会产生不平衡的离心力。这种离心力会周期性地作用在汽轮机的轴承和支撑结构上,导致振动增大。离心力的大小与不平衡质量的大小、转子的转速以及不平衡质量与旋转中心的距离有关。
动平衡破坏:转子在设计和制造过程中,通常会进行动平衡测试以确保其旋转时的稳定性。如果转子存在质量不平衡,那么它的动平衡就会被破坏。在旋转过程中,不平衡质量会产生周期性的振动,这种振动会传递到汽轮机的其他部分,导致整个机组的振动增大。
轴瓦和轴承磨损:转子质量不平衡还会加剧轴瓦和轴承的磨损。由于不平衡质量产生的离心力作用,轴瓦和轴承会受到额外的压力和摩擦,从而导致磨损加剧。这种磨损会进一步降低轴瓦和轴承的支撑能力,使振动问题更加严重。
其他部件的损坏:长期在不平衡状态下运行的转子还可能导致其他部件的损坏,如叶片、隔板等。这些部件的损坏会进一步加剧汽轮机的振动问题。
(8)油温过高或过低,轴承油膜不稳定。
油温过高的影响:
油膜减薄:油温过高会使油的粘度降低,导致油膜减薄。过薄的油膜不稳定且易被破坏,无法有效地支撑和润滑轴承,从而引起振动增大。
润滑效果下降:油温过高会降低油的润滑效果,无法有效带走转轴和油膜摩擦产生的热量,使轴承温度升高,进一步加剧振动。
油质老化:油温过高还会加速油的老化过程,影响润滑油的使用寿命,从而间接导致振动问题。
油温过低的影响:
油膜增厚且不稳定:油温过低会使油的粘度增大,导致油膜增厚。虽然增厚的油膜看似更能提供支撑,但实际上其稳定性会下降,容易发生油膜振荡,从而诱发振动。
旋转阻力增大:油温过低还会使轴承旋转阻力增大,工作不稳定,甚至可能造成油膜振荡或轴颈与轴瓦的干摩擦,进一步加剧振动。
(9):转子中心不正。
汽轮机转子中心不正会引起振动增大的原因主要在于以下几个方面[1]:
不平衡的力:当转子中心不正时,转子在旋转过程中会受到不平衡的力的作用。这种不平衡的力会导致转子产生周期性的振动,振动的大小取决于不平衡力的大小和转子的转速。
轴承负载不均:转子中心不正还会使轴承的负载分布不均。一些轴承可能会承受过大的负载,而其他轴承则可能负载较轻。这种负载不均会导致轴承的磨损和松动,进一步加剧振动。
动静部分摩擦:转子中心不正还可能导致动静部分(如转子与汽缸、隔板等)之间的间隙减小或消失,从而产生摩擦。这种摩擦不仅会产生额外的振动,还可能导致设备的损坏。
联轴器问题:汽轮机与发电机之间的联轴器如果中心不正,也会导致振动增大。联轴器是连接汽轮机转子和发电机转子的关键部件,如果其中心不正,会传递不平衡的力和力矩,从而引起振动。