基于汽輪機組振動問題的分析

李 穎

（唐山中厚板材有限公司，河北 唐山 063000 ）

基于汽輪機組振動問題的分析

李 穎

（唐山中厚板材有限公司，河北 唐山 063000 ）

本文在基于汽輪機的工作原理、振動標準的基礎上，闡述了汽輪機組振動問題的分析。供同行參考。

汽輪機組； 振動故障；特征分析

汽輪機是以蒸汽為動力，并將蒸汽能量轉(zhuǎn)化為機械能的旋轉(zhuǎn)式的動力機械。它主要由靜子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。靜子又可以包括汽缸﹑進排汽部分以及軸承座等；轉(zhuǎn)子又可以分為主軸﹑葉輪﹑動葉片和聯(lián)軸器等。在實際的工作中它主要用作發(fā)電用的原動機，也可直接驅(qū)動各種泵和船舶螺旋槳等。同時，還可以利用汽輪機的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要 。

1 汽輪機的工作原理

它的工作原理主要是將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機械功的外燃回轉(zhuǎn)式機械，把來自鍋爐的蒸汽進入汽輪機后，依次經(jīng)過系列環(huán)形配置的噴嘴和動葉，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械能。蒸汽在汽輪機中，以不同方式進行能量轉(zhuǎn)換，便構(gòu)成了不同工作原理的汽輪機。其工作原理如圖1所示：

圖1 汽輪機發(fā)電動力裝置示意圖

2 汽輪機及汽輪機組的振動標準

說起汽輪機的振動，首要的是葉片的振動。當葉片受到一周期性外力稱為激振力作用時，它會按外力的頻率振動，而與葉片的自振頻率無關(guān)，即為強迫振動。在強迫振動時，若葉片的自振頻率與激振力頻率相等或成整數(shù)倍，葉片將發(fā)生共振，振幅和振動應力急劇增加，可能引起葉片的疲勞損壞。 若葉片斷裂，其碎片可能將相鄰葉片及后邊級的葉片打壞，還會使轉(zhuǎn)子失去平衡，引起機組強烈振動，造成嚴重后果。由此可知，葉片振動性能的好壞對汽輪機安全運行影響很大，因此必須對葉片振動問題進行研究。

另外，當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，質(zhì)量偏心引起的離心力作用在轉(zhuǎn)子上，相當于一個頻率等于轉(zhuǎn)速的周期性激振力，迫使轉(zhuǎn)子振動。當激振力頻率等于轉(zhuǎn)子橫向自振頻率時，便發(fā)生共振，振幅急劇增大，此時的轉(zhuǎn)速就是轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。

而汽輪機組的振動標準，一般來說是有軸承的振幅或軸的振幅大小來衡量。它的振動允許值隨著機組的不同而出現(xiàn)變化，表1是汽輪機組的振動標注值。

從表中我們可以看到，雙峰振幅是測點單峰振幅的2倍。我們可以取軸承座垂直﹑水平等不同的方向獲得最大值。但是由于受到外界環(huán)境的影響，在軸承上測得的振幅不能完全反映出轉(zhuǎn)動的振動具體情況，所以我們還要測量轉(zhuǎn)子的振動數(shù)值作為振動標準。

另外就現(xiàn)在來說，我們現(xiàn)在使用的是直接測量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的非接觸式儀表。國家將其做了規(guī)定，具體如表2。

表1

表2

3 汽輪機組振動原因分析

造成汽輪機組振動的原因是多方面的，筆者將其分析如下：第一方面是設計制造。為什么這樣說，因為汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子裝配時每裝配一級葉片都應對級葉片進行動平衡試驗，而整個轉(zhuǎn)子裝配完成后在出廠之前還應該對整個轉(zhuǎn)子進行低速和高速動平衡，這樣做的目的是以確保轉(zhuǎn)子的不平衡量在一個合格的范圍內(nèi)。如果在設計時候把轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心不能重合，那么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。

第二方面是安裝和檢修。這在安裝和檢修方面影響很大。現(xiàn)在很多汽輪發(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。這是需要我們及時注意解決的。

4 汽輪機組振動故障診斷

現(xiàn)在對它的診斷方法主要是從故障特征出發(fā)，并采用分析等方法對其故障做出準確的判斷。演繹推理的辦法又可以分為正向推理和反向推理。正向推理它規(guī)定了振動范圍必須明確，方式是在能夠引起機組振動故障全部原因與實際機組存在的振動特征，進行比較﹑分析，對那些不能排除的故障不能排除。有時候它也是和反向推理相補充的。思維方式上要比反向推理直接診斷故障要嚴密，可以知道很高的診斷數(shù)據(jù)。

而所謂的反向推理它是一句振動特征反推出振動故障原因。它不需要了解故障范圍，只需要對有關(guān)的故障特征了解就可，這種推理比較容易了解，也是比較受歡迎的。

結(jié)語

汽輪機組的異常振動是汽輪機運行過程中不可避免的故障,同時也是較為常見的故障。但是要引起我們的重視，只有這樣在生產(chǎn)中才能滿足需要。

[1]吳景豐，汽輪發(fā)電機組常見振動故障診斷的研究[J]．大連理工大學, 2003．

[2]高向東．淺析發(fā)電機組異常振動的原因及解決辦法[J]．黑龍江科技信息,2009 ．

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