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自备电厂汽轮机安装振动问题的处理与预防
发布时间:2010/12/11  阅读次数:3087  字体大小: 【】 【】【
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摘要:汽轮发电机组振动异常是运行中最常见的故障之一,是评价安装质量的重要指标。它产生的原因也是多方面的,它与制造、安装、检修和运行水平有直接关系。本文主要从安装、调试中发现的振动问题进行分析探讨,从而达到振动预防和控制的目的。
  关键词:联轴器同心度振动
  汽轮机是高速高温运转设备,要保证其运转的平稳性及热态下运行应膨胀自如,同时要保证机组纵横中心和同心度不变,联轴器相连的汽轮机转子和发电机转子的同心度不变,这些都要求我们在施工安装时除认真按施工图及有关规定施工外,还要对安装过程中可能存在的缺陷进行分析,并进行预防和控制。振动异常是运行中最常见的故障之一,振动大致来源于设计上的缺陷、制造上的缺陷、安装上的缺陷、运行维护不当等方面,现从安装、调试上出现的振动现象进行分析探讨,并提出解决的措施,以达到减少或消除设备运行时产生的振动现象。
  1、 转子不平衡造成同心度改变引起摩擦振动
  动平衡要求和转子的工作转速有关,转速高平衡精度就高。在柳钢2#热电5万机组安装调试运行中我们就发现在安装试车时,振动良好,1#瓦-4#瓦振动值最大不超过27um,经半个月运行后振动突然增大,其中1#瓦振动38um、2#瓦43um、3#瓦39um,由于振动虽突然出现增大但振动还在规范要求范围内,其中2#瓦和3#瓦振动变化最大,我们对机组停机后重新开机,冲转中利用听针和DCS系统,对1#、2#、3#进行重点监测,在机组升速或停机过程中发现1#瓦升速过程中,初期汽缸前半部能听到轻微金属摩擦声,振动波形比较紊乱,检查了安装记录所有记录都符合规范和使用说明书要求,且转子找中心时已考虑到热态中心与冷态中心之差别;推力轴承刮研时已调整好推力间隙,轴向及径向间隙;虽然推力间隙达到了470um但没有超过说明书上限。
  我们对工作叶片与导向叶片引起的摩擦、轴封间隙太小引起的摩擦还是风挡,油档及汽封安装不正确、水封阻塞等引起的摩擦逐一分析。由于汽封等部位较软具有一定的退让性,不是安装失误不会引起大的振动变化,同时摩擦振动有周期性,动静摩擦的振动部分一般表现在摩擦处附近,在机组升速或停机过程中能听到金属摩擦声,振动波形比较紊乱,由此判断极有可能是转子同心度已发生变化导致转子的动静部分发生了摩擦。揭盖进行检查,在油封、轴封、汽封部位未发现明显摩擦痕迹,在汽缸的动静部分发现汽轮机转子复数调速级一级叶片有一片镶嵌叶片已被甩出基本磨完,造成转子的动平衡被破坏,且叶片甩出在复数级缝间遗留少量的金属碎片,造成了开机时在低速区由于汽缸未膨胀,碎片在转子和汽缸间摩擦因而可以听到金属摩擦声,开机正常后汽缸膨胀声音减轻。由于转子已失去了动平衡,带动2#、3#轴瓦振动加大,重新复核汽发联轴器中心原同心度数值圆周也由2um增大到了3.5um,同时通过转子复数级厂家修补,重新做动平衡,汽发重新找了中心得到了解决。
  从上面的实例可以看出转子动不平衡引起转子同心度的变化对振动影响,这就要求我们安装中必须做到:(1)通流部分的间隙机工作叶片与导向叶片间隙、轴封间隙、风挡,油档及汽封间隙严格按安装使用说明书和施工验收规范要求;(2)转子找中心时,应考虑到热态中心与冷态中心之差别;(3)推力轴承刮研时要注意调整好推力间隙和调整轴向及径向间隙,适当放大间隙,但也要防止间隙过大,引起转子的轴向位移过大,导致叶轮与隔板相碰;(4)安装扣盖后,必须推动转子复核动静间隙是否满足机组膨胀的最小要求;(5)汽发找中心是必须考虑转子自身的重量影响,允许两端面上开口0-0.06mm,同时凝汽器同排汽缸采用活动连接的机组,排气缸受大气压力作用下沉
,也要求在机组找中心时,使联轴器预先有适当的上张口;(6)汽轮机的凝汽器在运行时自重和抽真空因素,略有下沉现象,为此要求汽轮机转子中心高于发电机中心0.02-0.04mm左右,同心要求不超过0.03mm。
  2、刚度不足引起的振动
  轴承座与台板、轴承座与汽缸、台板与基础之间的连接牢固程度直接影响机组的连接刚度。在我方安装山西闽光焦化厂电站的2#机组时,安装之前,该公司的1#机组运行中经常不稳定跳机,为了避免2#机组出现同样的状况,经仔细了解了1#机组安装时的情况,1#机安装时由于机子较小,台板和轴承座同时连接好进场,安装单位台板接触面和滑销系统未进行分解检修。于是判断振动偏大是由于1#机组底座刚度不足;使用中经常不稳定跳机是由于滑销系统未检修,机组本体膨胀不畅从而引起机组振动过大跳机。因此安装2#机组时,对台板和轴承座进行了检修,实践证明进场设备的台板和轴承座接触面积严重不足,才达到了25%,滑销间隙还不到20um,同时也对垫铁与基础、垫铁与垫铁、垫铁与底座的接触面进行了检修从而保证了基础到轴承座的连接刚度。滑销系统按说明书要求留足了膨胀间隙,并在间隙间加上二硫化钼粉,前轴承座台板按要求加上了二甲基硅油润滑脂,从而保证了机组的自由膨胀。安装后机组振动明显优于1#机,1#-4#瓦的振动在15um-25um之间,机组运行平稳。
  通过上述例子可以看出安装中要注意:(1)安装前进行检验(一般用涂红丹法检验接触面积得方法),必须保证接触面积不小于75%;(2)滑销系统必须检查,不合格部分检修至合格才能进入下到工序;(3)必须保证机组的自由膨胀,避免由于热变形而引起从外部加到汽缸上的作用力(例如蒸汽管道的作用力等),使机组中心发生变化。如管道部分设置膨胀弯,蒸汽管道冷拉补偿等方法,保证热态下的外力作用不影响机组自由膨胀。
  3、油膜形成及转子不平衡对机组振动的影响
  油膜形成需具备:(1)两表面之间应构成楔形间隙(油楔);(2)两表面之间应具有足够的润滑油量,且润滑油应具有合适的粘度;(3)两表面之间应有足够的相对运动速度,以便在油楔中产生所需要的内部压力。在来宾中科的两台机组安装过程中,出现了1#机组在低于2500转运行时,机组振动非常小,1#-4#瓦振动都小于10um,但机组一旦达到2700转后,4#瓦振动飙升,3#瓦振动也涨到29um以上。为此试车小组采用了延长热机时间快速通过振动转速区的方法,但都在3000转前后机组因振动超标而自动跳机。通过观察发现振动都发生在4#瓦且具有突然出现的性质,且dcs温度显示3#瓦瓦温比其他瓦温度高了3-5度。在润滑油具有合适的粘度和两表面之间有足够的相对运动速度情况下,只有保证两表面之间的油楔和足够的润滑油量,油楔中才能产生所需要的内部压力。于是对机组发电机侧3#、4#瓦进行了揭盖检修,对轴瓦的进油侧油槽进行了加深,对轴瓦的接触面重新进行了刮研,这些措施来消除油膜震荡;同时调整上下瓦垫片加大轴紧力,对原先固定轴承座的绝缘垫片上增加了一块8mm厚的金属垫片,这些措施来提高连接刚性,通过以上几个方面处理后低速区和临界转速下振动变小了,跳机的转速提高了。排除油膜影响后还存在跳机,经过两天的测试发现4#瓦存在动不平衡(厂家出厂前虽然进行了动平衡试验,但联轴器、励磁盘在厂家平衡后安装的),最终在励磁盘上加上20克配重后机组稳定运行,并顺利通过超速试验。
  可以看出转子的供油系统、轴瓦上的油槽、接触面的刮研直接关系到机组稳定运行,转动部分的平衡直接关系到机组的安全和振动,这就要求:(1)汽轮机油牌号必须符合安装使用说明的要求;(2)油质必须定期进行检查,防止油质不良引起油膜不稳定或破坏;(3)刮研时轴瓦间隙合适,油槽进油顺畅,油膜良好;(4)设备监造中要特别注意转动部分的动平衡试验,避免由动不平衡引起的振动。
  虽然安装调试中仍然会遇到各种各样的振动问题,只要在安装中严格按图纸、规范认真施工,保证汽轮机转子和静止部分在运行时同心;保证基础台板受力合理,运行时台板与机座接触面结合紧密刚度满足要求;保证滑销系统受热膨胀自如,汽轮机中心自动补偿等。就能保证汽轮机运行时振动问题减到最少,从而达到预防和控制运行时振动的目的。
  参考文献:
  1、《汽轮机试验》中国电力出版社刘凯主编
  2、《汽轮机设备及运行》水利电力出版社席洪藻主编
  3、《安装工程施工实例》中国建材工业出版社浙江省土木建筑学会施工学术委员会、安装分会编
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