汽輪機(jī)振動(dòng)大的原因分析及其解決方法1講解

1、汽輪機(jī)振動(dòng)大的原因分析及其解決方法摘要： 為了保障城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與居民用電的穩(wěn)定，加強(qiáng)汽輪機(jī)組日常保養(yǎng)與維護(hù)，保障城市供電已經(jīng)成 為了火力發(fā)電廠維護(hù)部門(mén)的重要任務(wù)。文章就汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因進(jìn)行了分析與故障的排除，在振動(dòng)監(jiān) 測(cè)方面應(yīng)做的工作進(jìn)行了簡(jiǎn)要的論述。關(guān)鍵詞： 汽輪機(jī)；異常振動(dòng)；故障排除；振動(dòng)監(jiān)測(cè)；汽流激振現(xiàn)象對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械來(lái)說(shuō)，微小的振動(dòng)是不可避免的，振動(dòng)幅度不超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的屬于正常振動(dòng)。這里所說(shuō)的 振動(dòng)，系指機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)中振幅比原有水平增大，特別是增大到超過(guò)允許標(biāo)準(zhǔn)的振動(dòng)，也就是異常振動(dòng)。任何 一種異常振動(dòng)都潛伏著設(shè)備損壞的危險(xiǎn)。比如軸系質(zhì)量失去平衡（掉葉片、大軸彎曲、軸系中心變化、發(fā) 電機(jī)

2、轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水路局部堵塞等）、動(dòng)靜磨擦、膨脹受阻、軸承磨損或軸承座松動(dòng)，以及電磁力不平衡等等 都會(huì)表面在振動(dòng)增大，甚至強(qiáng)烈振動(dòng)。而強(qiáng)烈振又會(huì)導(dǎo)致機(jī)組其他零部件松動(dòng)甚至損壞，加劇動(dòng)靜部分摩擦，形成惡性循環(huán)，加劇設(shè)備損壞 程度。異常振動(dòng)是汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中缺陷，隱患的綜合反映，是發(fā)生故障的信號(hào)。因此，新安裝或檢修后 的機(jī)組，必須經(jīng)過(guò)試運(yùn)行，測(cè)試各軸承振動(dòng)及各軸承處軸振在合格標(biāo)準(zhǔn)以下，方可將機(jī)組投入運(yùn)行。振動(dòng) 超標(biāo)的則必須查找原因，采取措施將振動(dòng)降到合格范圍內(nèi)，才能移交生產(chǎn)或投入正常運(yùn)行。一、汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因分析汽輪機(jī)組擔(dān)負(fù)著火力發(fā)電企業(yè)發(fā)電任務(wù)的重點(diǎn)。由于其運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、關(guān)鍵部位長(zhǎng)期磨損等原因，汽輪 機(jī)

3、組故障時(shí)常出現(xiàn)，這嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。汽輪機(jī)組異常振動(dòng)是汽輪機(jī)常見(jiàn)故障中較為復(fù)雜 的一種故障。由于機(jī)組的振動(dòng)往往受多方面的影響，只要跟機(jī)本體有關(guān)的任何一個(gè)設(shè)備或介質(zhì)都會(huì)是機(jī)組 振動(dòng)的原因，比如進(jìn)汽參數(shù)、疏水、油溫、油質(zhì)、等等。因此，針對(duì)汽輪機(jī)異常震動(dòng)原因的分析就顯得尤 為重要，只有查明原因才能對(duì)癥維修。針對(duì)導(dǎo)致汽輪機(jī)異常振動(dòng)的各個(gè)原因分析是維修汽輪機(jī)異常振動(dòng)的 關(guān)鍵。二、汽輪機(jī)組常見(jiàn)異常震動(dòng)的分析與排除引起汽輪機(jī)組異常振動(dòng)的主要原因有以下幾個(gè)方面，汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動(dòng)等。（一）汽流激振現(xiàn)象與故障排除汽流激振有兩個(gè)主要特征：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量；二是振動(dòng)的增大受運(yùn)行

4、參數(shù)的影響明 顯，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性，如負(fù)荷。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來(lái)流沖擊就會(huì)發(fā)生汽流激振； 對(duì)于大型機(jī)組，由于末級(jí)較長(zhǎng)，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能 發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。 針對(duì)汽輪機(jī)組汽流激振的特征， 其故障分析要通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的記錄每次機(jī)組振動(dòng)的數(shù)據(jù)， 連同機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線(xiàn)，觀察曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)和范圍。通過(guò)改變升降負(fù)荷速率，從 5T/h 到 50T/h 的給水量逐一變化的過(guò)程，觀察曲線(xiàn)變化情況。通過(guò)改變汽輪機(jī)不同負(fù)荷時(shí)高壓調(diào)速汽門(mén)重 調(diào)特性，消除氣流激振。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是確定機(jī)組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負(fù)荷變化率和避開(kāi)產(chǎn) 生

5、汽流激振的負(fù)荷范圍的方式來(lái)避免汽流激振的產(chǎn)生。（二）轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機(jī)組異常振動(dòng)特征、原因及排除轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動(dòng)特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機(jī)組 冷態(tài)啟機(jī)定速后帶負(fù)荷階段， 此時(shí)轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高， 材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形， 一倍頻振動(dòng)增大， 同時(shí)可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機(jī)組異常振動(dòng)。轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時(shí)性彎曲是 兩種不同的故障，但其故障機(jī)理相同，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類(lèi)似，因而都會(huì)產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類(lèi)似的旋轉(zhuǎn)矢量 激振力。與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會(huì)使兩端產(chǎn)生錐形運(yùn)動(dòng)， 因而在軸向還會(huì)產(chǎn)生較大的工頻振動(dòng)。 另外， 轉(zhuǎn)軸彎曲時(shí)， 由于彎

6、曲產(chǎn)生的彈力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的離心力相位不同， 兩者之間相互作用會(huì)有所抵消， 轉(zhuǎn)軸的振幅在某個(gè)轉(zhuǎn)速下會(huì)有所減小，即在某個(gè)轉(zhuǎn)速上，轉(zhuǎn)軸的振幅會(huì)產(chǎn)生一個(gè) “凹谷 ”，這點(diǎn)與不平衡轉(zhuǎn) 子動(dòng)力特性有所不同。當(dāng)彎曲的作用小于不衡量時(shí)，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下；當(dāng)彎曲作用大于不 平衡量時(shí)，振幅的減少就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。針對(duì)轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機(jī)組 異常振動(dòng)。沒(méi)有了振動(dòng)力的產(chǎn)生機(jī)組也就不會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)。（三）摩擦振動(dòng)的特征、原因與排除摩擦振動(dòng)的特征：一是由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動(dòng)信號(hào)的主頻仍為工頻，但是由 于受到?jīng)_擊和一些非線(xiàn)性因數(shù)的影響， 可能會(huì)出現(xiàn)少量分頻、

7、 倍頻和高頻分量， 有時(shí)波形存在 “削頂 ”現(xiàn)象。 二是發(fā)生摩擦?xí)r，振動(dòng)的幅值和相位都具有波動(dòng)特性，波動(dòng)持續(xù)時(shí)間可能比較長(zhǎng)。摩擦嚴(yán)重時(shí)，幅值和相 位不再波動(dòng)，振幅會(huì)急劇增大。三是降速過(guò)臨界時(shí)的振動(dòng)一般較正常升速時(shí)大，停機(jī)后轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，測(cè)量 大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動(dòng)的機(jī)理：對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子來(lái)講，摩擦可以產(chǎn)生抖動(dòng)、渦動(dòng)等現(xiàn)象， 但實(shí)際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。動(dòng)靜摩擦?xí)r圓周上各點(diǎn)的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側(cè)溫度高于 輕摩擦側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，產(chǎn)生一個(gè)新的不平衡力作用到轉(zhuǎn) 子上引起振動(dòng)。三、在振動(dòng)監(jiān)測(cè)方面應(yīng)做好的工作目前 200MW 及以上的機(jī)組大都

8、裝設(shè)了軸系監(jiān)控裝置，對(duì)振動(dòng)實(shí)施在線(xiàn)監(jiān)控，給振動(dòng)監(jiān)測(cè)工作創(chuàng)造了 良好的條件。其他中小型機(jī)組有的雖裝有振動(dòng)監(jiān)測(cè)表，但準(zhǔn)確度較差，要靠攜帶型振動(dòng)表定期測(cè)試核對(duì)， 有的機(jī)組僅靠推帶振動(dòng)表定期測(cè)試記錄。對(duì)中小型機(jī)組的振動(dòng)監(jiān)測(cè)工作，一般都比較薄弱，不能堅(jiān)持定期 （每周、每 10 天等）測(cè)試或測(cè)試記錄不全不完整等等，不利于有關(guān)振動(dòng)規(guī)定的認(rèn)真執(zhí)行。因此，電廠應(yīng) 明確規(guī)定測(cè)試振動(dòng)的周期，給汽機(jī)車(chē)間專(zhuān)業(yè)人員和運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)配備較高精密度的振動(dòng)表，并建立專(zhuān)業(yè)人員保 存的和運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)保存的振動(dòng)測(cè)試登記簿，按規(guī)定周期測(cè)試并將測(cè)試結(jié)果記入登記簿。測(cè)試中發(fā)現(xiàn)振動(dòng)比上 次測(cè)試結(jié)果增大時(shí)，專(zhuān)業(yè)人員應(yīng)及時(shí)向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，并分析振動(dòng)增大原因，

9、研究采取措施，必要時(shí)增加振動(dòng) 測(cè)試次數(shù)， 以監(jiān)測(cè)是否繼續(xù)增大。 運(yùn)行中如發(fā)現(xiàn)機(jī)組振動(dòng)異常時(shí)， 應(yīng)立即使用現(xiàn)場(chǎng)保管的振動(dòng)表進(jìn)行測(cè)試， 如振動(dòng)比上次測(cè)試結(jié)果增加了 0.05mm 時(shí)，應(yīng)立即打閘停機(jī)。 如振動(dòng)增加雖未達(dá)到 0.05mm，但振動(dòng)異常時(shí) 聽(tīng)到機(jī)組有響聲（如掉葉片等），或機(jī)內(nèi)聲音異常時(shí)，也應(yīng)停機(jī)進(jìn)行檢查。對(duì)一般的振動(dòng)增大，也應(yīng)向車(chē) 間匯報(bào)，以便組織分析原因，采取措施。四、結(jié)論總之，機(jī)組振動(dòng)測(cè)試結(jié)果是研究分析機(jī)組運(yùn)行狀況的重要技術(shù)依據(jù)。多年來(lái)，不少機(jī)組因振動(dòng)大而拖 延了投產(chǎn)期和檢修期。對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行來(lái)說(shuō)，接收了振動(dòng)符合標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)組以后，還必須加強(qiáng)振動(dòng)監(jiān)督，對(duì)振動(dòng) 監(jiān)測(cè)做到制度化、經(jīng)?；仨氃跈C(jī)組

10、振動(dòng)突然增大達(dá)到規(guī)程規(guī)定值時(shí)，及時(shí)果斷地將機(jī)組停運(yùn)，防止擴(kuò) 大損壞或?qū)φ駝?dòng)雖然增大，但尚未達(dá)到規(guī)程規(guī)定緊急停機(jī)數(shù)值的異常現(xiàn)象。及時(shí)對(duì)比分析，查找原因，并 采取措施防止設(shè)備損壞事故的發(fā)生。作者簡(jiǎn)介：趙珣（ 1982），女，內(nèi)蒙古根河人，湛江電力有限公司助理工程師，研究方向：集控工 程師。(1) 轉(zhuǎn)動(dòng)部分平衡的不正確。(2) 汽輪機(jī) 、發(fā)電機(jī)等對(duì)中不好。(3) 機(jī)組 附屬轉(zhuǎn)動(dòng)件，如調(diào)速器、主軸帶動(dòng)的油泵、危急保安器等部件平衡的不好，安裝不良。(4) 受熱的機(jī)件安裝的不正確，在冷態(tài)安裝時(shí)沒(méi)有考慮它們熱態(tài)工作時(shí)的自由熱膨脹、熱 變形，使得機(jī)件在受 熱工 作時(shí)不能自由膨脹而變得有些彎曲， 破壞平衡。如各

11、種軸在受熱 無(wú)處膨脹時(shí)，將被頂彎，失掉平衡，造成振動(dòng)；機(jī)殼受熱不能自由膨脹時(shí)，也會(huì)變形引起 振動(dòng)。(5) 某些機(jī)件配合尺寸不符合要求，如軸封片與軸頸配合間隙不對(duì)，配合過(guò)緊，則在受熱 時(shí)軸頸與密封片相摩擦，引起振動(dòng)。(6) 軸承有缺陷，如軸瓦巴氏合金脫層、龜裂；軸承與軸瓦安裝間隙不合適；瓦殼在軸承 座中松動(dòng)；軸承動(dòng)態(tài)性能不好，發(fā)生半速渦動(dòng)或油膜振蕩等，造成振動(dòng)。(7) 機(jī)組基礎(chǔ)不符合要求或基礎(chǔ)下沉，都會(huì)使機(jī)組發(fā)生振動(dòng)。2、運(yùn)行方面的原因(1) 汽輪機(jī)汽缸保溫不良、在啟動(dòng)前預(yù)熱的不充分或者不正確，因而造成蒸汽輪機(jī)在啟動(dòng) 時(shí)轉(zhuǎn)子處于彎曲狀態(tài)。(2) 固定在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器、變速器齒輪軸上的某些轉(zhuǎn)動(dòng)

12、零件松弛、變形或者位置移 動(dòng)，引起回轉(zhuǎn)體的重心位置改變加劇振動(dòng)，如葉輪和軸結(jié)合松動(dòng)、某些部分變形等。一些 有嚴(yán)格重量要求的回轉(zhuǎn)零件，如聯(lián)軸器個(gè)別螺栓更換而又未做平衡試驗(yàn)，也會(huì)破壞平衡， 加劇振動(dòng)。(3) 回轉(zhuǎn)部件的原有平衡被破壞，如葉片飛脫，葉片或葉輪腐蝕嚴(yán)重，葉輪破損，軸封損 壞，葉片結(jié)垢，個(gè)別零件脫落，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水路局部堵塞，以及靜止部分與轉(zhuǎn)動(dòng)部分 發(fā)生摩擦等等。(4) 啟動(dòng)前預(yù)熱不均勻，機(jī)殼產(chǎn)生變形，使機(jī)組內(nèi)動(dòng)靜部件間隙不均勻，甚至產(chǎn)生摩擦， 引起振動(dòng)。(5) 蒸汽管路或氣體管路對(duì)機(jī)組的作用力，使機(jī)組變形、移位；管路與機(jī)組聯(lián)接不合要求 等等也都造成振動(dòng)。(6) 軸承潤(rùn)滑不夠或不適當(dāng)，

13、油泵工作不穩(wěn)定，或者油膜不穩(wěn)定。(7) 新蒸汽等運(yùn)行參數(shù)與要求值偏差太大。新蒸汽參數(shù)偏差過(guò)大而末及時(shí)調(diào)整，使汽輪機(jī) 部件熱膨脹及熱應(yīng)力變化劇烈；汽壓、汽溫過(guò)低未及時(shí)采取措施；排汽缸溫度過(guò)高引起汽 缸變形等等。(8) 機(jī)組運(yùn)行轉(zhuǎn)速離實(shí)際臨界轉(zhuǎn)速太近、機(jī)組某部件的固有振動(dòng)頻率等于或低倍于汽輪機(jī) 運(yùn)行頻率，使部件或汽輪機(jī)發(fā)生共振。(9) 汽輪機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)部件與汽封偏心，產(chǎn)生蒸汽自激振蕩引起振動(dòng)。(10) 發(fā)電機(jī)電磁力不平衡引起振動(dòng)。首先我想提出，振動(dòng)問(wèn)題是汽輪機(jī)事故中最為棘手的問(wèn)題，它的機(jī)理和處理手段比較復(fù)雜，下面我只是大 略的概括下。汽輪機(jī)的振動(dòng)最為常見(jiàn)的有下列：1、質(zhì)量不平衡，占 70%。2、中心

14、不正，占 20%。3、動(dòng)靜磨擦，占 5%。4、基礎(chǔ)松動(dòng)或接觸不好，套裝部件松動(dòng)。5、油膜振蕩6、氣流激振7、匝間短路。 其中氣流激振常有下列情況： 1、汽封圓周間隙相差大，以致形成渦動(dòng) 2、調(diào)節(jié)汽門(mén)的開(kāi)度到一定值，振動(dòng)發(fā)生，跨過(guò)后振動(dòng)消失，且重復(fù)性好。如果在機(jī)組設(shè)計(jì)制造、安裝和檢修期間各方面都做得比較完美，那機(jī)組就不會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)過(guò)大而影響運(yùn)行了 嗎？答案是否定的，機(jī)組的振動(dòng)除了與上面的各方面因素有關(guān)外，還與機(jī)組的運(yùn)行狀況存在很大的關(guān)系。1 機(jī)組膨脹 機(jī)組的滑銷(xiāo)系統(tǒng)對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響情況，而機(jī)組的膨脹是受其滑銷(xiāo)系統(tǒng)制約的。當(dāng)滑銷(xiāo)系統(tǒng)本身不存在問(wèn) 題時(shí)，如果運(yùn)行人員操作不當(dāng)，機(jī)組也會(huì)出現(xiàn)膨脹不暢的問(wèn)題

15、。最明顯的例子是在開(kāi)機(jī)過(guò)程中，當(dāng)機(jī)組的 暖機(jī)時(shí)間不夠或者升速加負(fù)荷過(guò)快，則機(jī)組各部分的膨脹就不一樣，這樣一方面會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，減少機(jī)組的 壽命；另一方面就會(huì)引起過(guò)大的差別膨脹，從而影響機(jī)組的開(kāi)機(jī)過(guò)程。當(dāng)機(jī)組的膨脹不充分時(shí)，極易引起 機(jī)組的振動(dòng)和動(dòng)靜碰磨。2 潤(rùn)滑油溫 軸頸在軸瓦內(nèi)的穩(wěn)定性如何決定了機(jī)組誘發(fā)振動(dòng)的可能性有多大，當(dāng)穩(wěn)定性太差時(shí)，外界因素的變化很容 易引起機(jī)組振動(dòng)的產(chǎn)生。而潤(rùn)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(gè)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(gè)重要因素就是潤(rùn)滑油油溫，潤(rùn)滑油油溫應(yīng)該在一個(gè)合理的范圍 內(nèi)，過(guò)高過(guò)低都對(duì)油膜的形成不利。3 軸封溫度 每一軸封

16、的溫度都不一樣，在運(yùn)行規(guī)程所允許的范圍內(nèi)調(diào)整軸封溫度會(huì)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)產(chǎn)生一定的影響。軸 封溫度對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響主要表現(xiàn)為溫度對(duì)軸承座標(biāo)高的影響和溫度對(duì)端部汽封處動(dòng)靜間隙的影響，這兩 方面對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響機(jī)理在前面已經(jīng)述及，在此不再重復(fù)。4 機(jī)組真空和排汽缸溫度 機(jī)組真空和排汽缸溫度總是相輔相成的，其中一個(gè)因素的變化必然引起另一個(gè)因素的改變。對(duì)于軸承座坐 落在排汽缸上的機(jī)組來(lái)說(shuō)，排汽缸溫度的變化主要表現(xiàn)在對(duì)軸承座標(biāo)高的影響上，所以會(huì)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)產(chǎn) 生影響。5 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流 當(dāng)電流通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，這部分熱量就要會(huì)使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生膨脹，當(dāng)發(fā)電機(jī)本身存在一定 量的質(zhì)量不平衡時(shí)，由于膨脹會(huì)使

17、該不平衡量產(chǎn)生的力矩發(fā)生改變，從而引起機(jī)組的振動(dòng)變化；當(dāng)發(fā)電機(jī) 自身存在膨脹不均時(shí)，即使冷態(tài)情況下質(zhì)量平衡較好，也會(huì)由于膨脹的不均勻性產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的質(zhì)量不平衡， 而這一質(zhì)量不平衡在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子恢復(fù)到冷態(tài)時(shí)也會(huì)隨之消失。另一方面，如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部本身存在短 路情況，當(dāng)電流通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)會(huì)產(chǎn)生局部放熱過(guò)大的現(xiàn)象，此處的轉(zhuǎn)子由于受到較多的熱量堆積而使 膨脹較大，這就與其他地方的膨脹產(chǎn)生差別，又會(huì)形成一動(dòng)態(tài)的質(zhì)量不平衡。6 斷葉片 當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生斷葉片時(shí)，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布明顯發(fā)生改變，因此機(jī)組的振動(dòng)會(huì)發(fā)生明顯的變化，這種情況在 現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)可能不會(huì)被察覺(jué)，因?yàn)檎駝?dòng)的變化既包括振動(dòng)大小的變化也包括振動(dòng)相位的變化，

18、而現(xiàn)場(chǎng)大多數(shù) 儀表只能監(jiān)視振動(dòng)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(jì)制造和安裝檢修期間采用適 當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)保證外，運(yùn)行中在增減機(jī)組負(fù)荷時(shí)應(yīng)盡量平穩(wěn)。7 大機(jī)組的調(diào)門(mén)控制方式根據(jù)資料和本人的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的 300 MW 機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中已經(jīng)有好幾臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)了 1 號(hào)和 2 號(hào)大軸振動(dòng)偏大的現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)振動(dòng)機(jī)組大軸振動(dòng)的頻譜分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)振動(dòng)發(fā)生時(shí)振動(dòng)明顯存在半 頻分量。 根據(jù)分析及最后采用的措施來(lái)看， 改變機(jī)組調(diào)門(mén)的控制方式可以控制的機(jī)組的振動(dòng)。 具體原因是： 由于機(jī)組受熱后 1 號(hào)和 2號(hào)軸承的膨脹不一樣，結(jié)果造成 1號(hào)軸承負(fù)荷較輕而 2 號(hào)軸承負(fù)荷較重的情況， 再加上

19、軸承的穩(wěn)定性不是太好，于是在外界因素的影響下機(jī)組很容易發(fā)生振動(dòng)異常，如果將調(diào)門(mén)的控制方 式由順序閥控制改為單閥控制，則可以避免順序閥控制時(shí)3號(hào)調(diào)門(mén)開(kāi)啟而 4 號(hào)調(diào)門(mén)未開(kāi)時(shí)給轉(zhuǎn)子施加的向上的作用力，而正是這個(gè)作用力使 1 號(hào)軸承的比壓減小從而使 1 號(hào)軸承的負(fù)荷較輕極易使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)造成機(jī) 組的振動(dòng)。蒸汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因的分析和處理措施關(guān)鍵詞：蒸汽輪機(jī) ,振動(dòng) ,措施摘要：對(duì)合成氣壓縮機(jī)組蒸汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因進(jìn)行分析，介紹處理措施。在某大型合成氨裝置中，合成氣壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)采用由意大利新比隆公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的中壓冷凝式蒸汽輪 機(jī)。自 2002 年初到 8 月份該汽輪機(jī)振動(dòng)逐漸增加，在同樣工況下前軸承處振動(dòng)

20、由25m 慢慢上升至近70m，特別是在開(kāi)停車(chē)過(guò)程中，前軸承處軸振動(dòng)達(dá)125m 以上，另外軸承座外殼振動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)噪音也明顯增大，嚴(yán)重影響機(jī)組本身和整個(gè)合成系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高負(fù)荷運(yùn)行。1 汽輪機(jī)支承系統(tǒng)簡(jiǎn)介合成氣壓縮機(jī)組汽輪機(jī)型號(hào)為 ENK32/45 汽缸靠?jī)蓚?cè)的貓爪和后端兩側(cè)的支板支承在后機(jī)架上，缸體 后端兩側(cè)支板處各設(shè)一橫銷(xiāo)，缸體前后兩端下面中間部位各設(shè)一縱銷(xiāo)，這樣整個(gè)缸體的定位死點(diǎn)就處于后 端，開(kāi)停車(chē)時(shí)缸體以后端為定位端向前膨脹或向后收縮。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子支承在前后徑向軸承上，前后徑向軸承分別安裝在前后軸承座內(nèi)，在前軸承座內(nèi)還安裝有 止推軸承。汽輪機(jī)前軸承座安裝在前機(jī)架上四角由 4 個(gè)球形墊圈支承

21、，球形墊圈的高度可由下部的調(diào)整 螺母調(diào)節(jié)，軸承座兩側(cè)各用 2 個(gè)固定螺栓壓緊，并且固定螺栓都采取了防松措施。前軸承座兩側(cè)通過(guò)2 根以汽缸前端伸出的懸臂桿同缸體連接，當(dāng)缸體向前膨脹時(shí)，懸臂螺桿也推動(dòng)前軸承座在球形墊圈上向前移 動(dòng)，為此在冷態(tài)安裝時(shí)，軸承座固定螺栓不壓死，其頭部同壓板間預(yù)留有0.02 0.03mm 的膨脹間隙 A 。為保證軸承座的左右方向定位，在軸承座的下方還設(shè)有一縱向?qū)тN(xiāo)。2 振動(dòng)原因查找和分析為查找合成氣壓縮機(jī)組汽輪機(jī)異常振動(dòng)的原因。在 2002 年年度大修前，多次對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行全面檢查， 發(fā)現(xiàn)前軸承座的 4 個(gè)固定螺栓頭部同壓板間有較大間隙，且分布不均勻，順著汽輪機(jī)方向看， 4

22、 個(gè)螺栓的 間隙分別為：前左 0.50mm，前右 0.60mm，后左 1.10mm ，后右 1.20mm.。汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)， 由于軸承座受熱膨脹， 補(bǔ)償了軸承座固定螺栓頭部同壓板間冷態(tài)預(yù)留的膨脹間隙， 二者間應(yīng)基本處于無(wú)間隙狀態(tài)。 由圖 l 可以看出， 軸承座每側(cè) 2 個(gè)固定螺栓都采取了連接點(diǎn)焊的防松措施， 因此螺栓不會(huì)自己松動(dòng)退出。因此固定螺栓頭部同壓板間出現(xiàn)較大間隙的原因只能是軸承座出現(xiàn)了下沉， 軸承座與固定螺栓對(duì)應(yīng)處下移量大致等于該部位實(shí)際出現(xiàn)的間隙量。在前軸承座中，徑向軸承的安裝位置 靠近后端兩個(gè)支承點(diǎn)，由于軸承座后端下沉量較大，所以徑向軸承實(shí)際下沉量要大于軸承座平均下沉量 （ 0.

23、85mm ）。汽輪機(jī)前徑向軸承隨軸承座下沉，引起其上支承的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子前端下沉，轉(zhuǎn)子下沉量大致等于前徑向 軸承下沉量。 經(jīng)查資料汽輪機(jī)前軸封， 平衡盤(pán)汽封及前幾級(jí)葉輪汽封處徑向間隙均為0.20 0.40mm，因此轉(zhuǎn)子的下移量足以使轉(zhuǎn)子前端同汽缸前汽封下部及前幾級(jí)隔板汽封下部產(chǎn)生磨擦，引起轉(zhuǎn)子和汽缸振動(dòng)， 轉(zhuǎn)子振動(dòng)帶動(dòng)軸承座產(chǎn)生振動(dòng)。因汽缸質(zhì)量較大，受影響相對(duì)小些。由于磨擦主要發(fā)生在前端，所以轉(zhuǎn)子 前端及前軸承座振動(dòng)升幅比后端要大。動(dòng)靜部件間的磨擦和產(chǎn)生的振動(dòng)也使現(xiàn)場(chǎng)噪音有所增加。軸承座四角不均勻下沉，也破壞了軸承座中心線(xiàn)同轉(zhuǎn)子中心線(xiàn)的平行狀態(tài)，使徑向和止推軸承瓦塊工 作狀況變壞；另外軸承座帶動(dòng)轉(zhuǎn)

24、子下沉，還使轉(zhuǎn)子在汽缸內(nèi)的徑向位置嚴(yán)重偏心，這些都是激起轉(zhuǎn)子振動(dòng) 的重要原因。分析認(rèn)為造成軸承座下沉的原因大致有 3 點(diǎn)：球形墊下部與可調(diào)支承螺母間磨損；球形墊上部與 軸承座下支承面間發(fā)生磨損；可調(diào)支承螺母松動(dòng)下移。3 故障排除2002 年大修中，把合成氣壓縮機(jī)組汽輪機(jī)檢修重點(diǎn)放在前軸承座上。 將前軸承座吊出檢查，發(fā)現(xiàn)四角 支承系統(tǒng)中的 4 個(gè)可調(diào)支承螺母均緊固良好。但是，軸承座下部支承面同球形墊接觸處磨出 4 個(gè)深度不同 的環(huán)形凹坑，其深度為：前左 0.20 mm，前右 0.40 mm，后左 0.50 mm，后右 0.80 mm。檢查前軸承徑向瓦 塊和推力瓦塊，均出現(xiàn)偏磨。汽輪機(jī)缸體前端軸封

25、、平衡盤(pán)密封、缸體前半部各級(jí)葉輪密封的汽封齒被嚴(yán) 重磨損。轉(zhuǎn)子上鑲嵌的前軸封齒，前幾級(jí)葉輪的級(jí)間汽封齒都嚴(yán)重磨損。在開(kāi)停車(chē)過(guò)程中，汽輪機(jī)前軸承座要在其球形支承墊上前后移動(dòng)，但當(dāng)軸承座下部支承面被球形墊磨 出凹坑后，球形墊上部便有部分嵌入凹坑內(nèi)，嚴(yán)重影響軸承座的前后正?；瑒?dòng)。檢修中，把前軸承座下部支承面精加工處理，消除凹坑，對(duì)下半缸內(nèi)磨損的汽封齒進(jìn)行了修復(fù)，更換 了 4 套球形墊及下部調(diào)節(jié)系統(tǒng)，還更換了前端軸封套、平衡盤(pán)汽封套、轉(zhuǎn)子、軸承。前軸承座就位后，以 缸體為基準(zhǔn)， 按原始安裝標(biāo)準(zhǔn)重新調(diào)整軸承座的高度， 水平度和左右位置， 使軸承座中心同缸體中心同心。檢修后開(kāi)車(chē)一年多來(lái)，合成氣壓縮機(jī)組汽輪

26、機(jī)軸振動(dòng)值小于30m，前軸承處軸振動(dòng)值在滿(mǎn)負(fù)荷、超額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)也不超過(guò) 20m ，開(kāi)停車(chē)過(guò)程軸振動(dòng)值小于 50m，汽輪機(jī)前軸承座外殼振動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)噪音 也大大降低。4 結(jié)束語(yǔ)此合成氨裝置中使用的 4 臺(tái)蒸汽輪機(jī)，其軸承座的支承方式都是采用四角 4 個(gè)球形墊支承，這種支承 方式的優(yōu)點(diǎn)是軸承座移動(dòng)靈活，上下位置調(diào)整方便，其不足就是支承承力面較小，由于振動(dòng)等原因，支承 元件容易發(fā)生磨損，引起軸承座下沉。因此，在對(duì)大機(jī)組的日常巡檢及檢修時(shí)，要把汽輪機(jī)軸承座支承系 統(tǒng)的檢查作為重點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，防患于未然。必要時(shí)可采取在兩側(cè)支承元件間各加一備用支承板的措 施，如圖 1中所示的部件（備用支承板上部同軸承

27、座下支承面間預(yù)留0.05 0.06 mm 間隙），能有效地防止因軸承座下降過(guò)多造成的動(dòng)靜部件磨擦。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油引起的振動(dòng)分析摘 要 針對(duì) 50MW 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油的故障事件，通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)特點(diǎn)的描述，分析了汽輪 機(jī)振動(dòng)和轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油的原因以及引起振動(dòng)的機(jī)理，提出了該故障的診斷方法和防止轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油的 措施。關(guān)鍵詞 汽輪機(jī)；轉(zhuǎn)子；振動(dòng)2004 年河南省電力系統(tǒng)連續(xù)出現(xiàn) 2 起汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油的故障， 1 臺(tái)為 125 MW 機(jī)組， 1 臺(tái)為 50 MW 機(jī)組。本文針對(duì)其中的 1 臺(tái) 50 MW 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油原因進(jìn)行了分析，并提出該故障的診斷 方法和解決問(wèn)題的途徑。

28、1 振動(dòng)特點(diǎn)汽輪機(jī)型號(hào)為 C50-8.83/0.981 ，發(fā)電機(jī)型號(hào)為 QF-60-2 。如圖 1 所示， 1 ，2 號(hào)軸承支承汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子， 1 號(hào)軸承為座落前箱內(nèi)的落地軸承， 2 號(hào)軸承座落在排汽缸上， 3 ， 4 號(hào)軸承支承發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，均為落地軸 承。汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以剛性聯(lián)軸器連接。1.1 配重前啟動(dòng)2004-06-26 ，啟動(dòng)升速至過(guò)臨界轉(zhuǎn)速的過(guò)程中， 2 號(hào)軸承最大振動(dòng)為 39.1 祄，其它軸承振動(dòng)均小于 3 0 祄，說(shuō)明汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)良好。空載 3 000 r/min 下，除了 2 號(hào)軸承垂直振動(dòng) 39 祄外，其它軸承振動(dòng)均在 30 祄以下。帶負(fù)荷到 48MW

29、， 2 號(hào)軸承振動(dòng)從 60 祄很快升至 84.5 祄，被迫打閘停機(jī)。降速過(guò)臨界轉(zhuǎn)速 2 號(hào)軸承垂直振動(dòng)達(dá) 1 25 祄。盤(pán)車(chē)時(shí)， 大軸撓度比開(kāi)機(jī)增大 40 祄。從 3 000 r/min 帶負(fù)荷停機(jī)過(guò)程的軸承垂直振動(dòng)趨勢(shì) 圖可知， 振動(dòng)增大的部位主要是 2 號(hào)軸承， 發(fā)電機(jī)的 2 個(gè)軸承振動(dòng)基本不變， 因而可以判定故障存在于汽 輪機(jī)側(cè)。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，一般存在轉(zhuǎn)子熱變形的機(jī)組，只要把空載 3 000 r/min 時(shí)的下軸承基頻振動(dòng)降低到 20 祄以下，帶負(fù)荷后的振動(dòng)就能維持在 50 祄以?xún)?nèi)的合格范圍。所以停機(jī)后在汽輪機(jī)末級(jí)葉輪進(jìn)行配重，以 降低 2 號(hào)軸承的垂直振動(dòng)。1.2 配重后啟動(dòng)2004-

30、06-27 ，機(jī)組配置后再次啟動(dòng)，在空載 3 000 r/min 下， 2 號(hào)軸承的垂直振動(dòng)為 15 祄，其它均小于 15 祄。帶負(fù)荷 20 MW 時(shí)振動(dòng)基本不變，負(fù)荷增到 30 MW ， 2 號(hào)軸承振動(dòng)增大至 40 祄，穩(wěn)定一 段時(shí)間后，振動(dòng)稍有降低。接著開(kāi)始升負(fù)荷至 35 MW ，振動(dòng)升至 46.8 祄。立刻減負(fù)荷至 30 MW，振 動(dòng)突升至 54.1 祄，又升負(fù)荷至 37 MW ，振動(dòng)繼續(xù)升高。隨即減負(fù)荷，當(dāng)振動(dòng)升到91.7 祄時(shí)，打閘停機(jī)。降速過(guò)臨界轉(zhuǎn)速 2 號(hào)軸承垂直振動(dòng)達(dá) 8 祄。盤(pán)車(chē)時(shí)大軸撓度比開(kāi)機(jī)增大 100 祄。1.3 第 3 次啟動(dòng)前2次啟動(dòng)過(guò)程中，后汽封溫度達(dá) 300 ，

31、而該汽封設(shè)計(jì)汽源為除氧器汽平衡供汽，溫度在 150 左右， 顯然后汽封溫度偏高；另外，前 2 次啟動(dòng)過(guò)程中，本體疏水沒(méi)有打開(kāi)。為了排除這 2 個(gè)因素的影響， 2004-06-29 又開(kāi)一次機(jī)。 在這一次啟動(dòng)過(guò)程中， 本體疏水全部打開(kāi)， 后汽 封溫度控制在 160 以下。這次從啟動(dòng)升速過(guò)程到 20 MW 負(fù)荷，2 號(hào)軸承振動(dòng)與上一次差別不大。負(fù)荷 到 24 MW ， 2 號(hào)軸承振動(dòng)開(kāi)始快速突升到90.7 祄，被迫打閘停機(jī)。3 次啟動(dòng)過(guò)程的振動(dòng)特點(diǎn)為：(1) 振動(dòng)主要是基頻成份，其它分量很少，因此屬于不平衡激起的強(qiáng)迫振動(dòng)；(2) 振動(dòng)隨時(shí)間和啟停機(jī)的次數(shù)增多而顯著增大， 振動(dòng)突增負(fù)荷點(diǎn)一次比一次小

32、， 說(shuō)明振動(dòng)故障逐次惡化；(3) 當(dāng)振動(dòng)突增后，即使減負(fù)荷到 0 ，振動(dòng)亦不會(huì)降低而是繼續(xù)增加。停機(jī)過(guò)程中過(guò)臨界轉(zhuǎn)速的振動(dòng)值 比開(kāi)機(jī)過(guò)程大；(4) 2 號(hào)軸承振動(dòng)一旦開(kāi)始爬升很快發(fā)散至報(bào)警值， 并且沒(méi)有盡頭， 在這種振動(dòng)狀態(tài)下機(jī)組是無(wú)法運(yùn)行的。2 振動(dòng)原因分析 該機(jī)組振動(dòng)的基本特點(diǎn)是，隨著時(shí)間增加，不穩(wěn)定強(qiáng)迫振動(dòng)增加。造成這種振動(dòng)的故障缺陷可能是：(1) 汽缸膨脹受阻 , 使軸承支承剛度降低；(2) 轉(zhuǎn)子熱彎曲。通過(guò)檢查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)絕對(duì)膨脹、脹差在啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)異常，軸承座與臺(tái)板接觸面也沒(méi)有出現(xiàn)間隙，膨脹也 沒(méi)有卡澀跡象，所以可以排除第一項(xiàng)缺陷，因而轉(zhuǎn)子熱彎曲成為主要懷疑對(duì)象。 造成轉(zhuǎn)子熱彎曲的原

33、因如下：(1) 轉(zhuǎn)軸內(nèi)應(yīng)力過(guò)大；(2) 轉(zhuǎn)軸材質(zhì)不均；(3) 轉(zhuǎn)軸套裝部件失去緊力；(4) 高溫轉(zhuǎn)子與冷水、冷汽接觸；(5) 動(dòng)靜摩擦；(6) 轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油。根據(jù)振動(dòng)的變化特點(diǎn)，可以排除第1 3 個(gè)原因，因?yàn)檫@ 3 個(gè)原因引起的振動(dòng)均變化緩慢，而該機(jī)的振動(dòng)會(huì)出現(xiàn)突變，且隨啟停次數(shù)的增加，一次比一次嚴(yán)重。因試運(yùn)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)汽缸和本體疏水情況出現(xiàn)異常，可以排除第 4 個(gè)原因。因摩擦振動(dòng)的相位變化較大，而該機(jī)振動(dòng)的相位變化較小 (20 。左右 ) ，所以可以排除第 5 個(gè)原因。只有第 6 個(gè)原因不能排除，有必要對(duì)轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)行檢查。3 轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油原因及其引起振動(dòng)的機(jī)理打開(kāi)汽輪機(jī)前箱，拆掉調(diào)速器

34、小軸，這時(shí)就從孔中流出重約 1 kg 的黑色油，經(jīng)化驗(yàn)，與該機(jī)組使用的潤(rùn) 滑油相同， 說(shuō)明油是從孔外吸入的。 清理干凈孔內(nèi)進(jìn)油， 將轉(zhuǎn)子中心孔堵頭上的排氣孔堵死后， 重新啟動(dòng)， 機(jī)組在 50 MW 負(fù)荷下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行， 1 4 號(hào)軸承振動(dòng)均在 10 祄左右。3.1 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油原因 轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油的原因，一是探傷時(shí)中心孔內(nèi)涂的油沒(méi)有清理干凈。就該機(jī)而言，安裝前已對(duì)中心孔進(jìn)行 檢查，未發(fā)現(xiàn)存油。 另一個(gè)原因是中心孔端部堵頭上的排氣孔未封嚴(yán)， 運(yùn)行中， 孔內(nèi)的空氣受熱膨脹逸出， 停機(jī)后轉(zhuǎn)子冷卻，孔內(nèi)的空氣也冷卻收縮，外界的空氣就會(huì)通過(guò)鍵與聯(lián)軸器的間隙和中心孔堵頭上的排氣孔進(jìn)入轉(zhuǎn)子中心孔。停機(jī)

35、后機(jī)組進(jìn)行盤(pán)車(chē)，來(lái)自噴油管的潤(rùn)滑油對(duì)盤(pán)車(chē)大齒輪進(jìn)行潤(rùn)滑，此時(shí)，該股潤(rùn)滑 油也隨外界空氣進(jìn)入轉(zhuǎn)子中心孔。隨著機(jī)組啟停次數(shù)增加，進(jìn)入中心孔的潤(rùn)滑油也越積越多。3.2 轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油引起振動(dòng)的機(jī)理 在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔內(nèi)存油而未充滿(mǎn)時(shí)，在高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用下，油被甩到孔壁上形成油膜。由于轉(zhuǎn) 子存在一定的撓度，致使中心孔的幾何中心和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心不重合，因而孔壁上的油膜厚度不同，當(dāng)轉(zhuǎn) 子溫度升高時(shí)，油與孔壁間產(chǎn)生熱交換，油吸熱而氣化。由于不同厚度的油膜與孔壁間的熱交換的程度不 同，使轉(zhuǎn)子徑向產(chǎn)生溫差，引起轉(zhuǎn)子熱彎曲。熱彎曲不但隨著機(jī)組有功負(fù)荷的增大而加大，而且在暖機(jī)和 升速過(guò)程中也能明顯反映出來(lái)。暖機(jī)

36、時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)引起過(guò)大振動(dòng)，甚至使機(jī)組不能升速到滿(mǎn)轉(zhuǎn)。并且，開(kāi)停 機(jī)次數(shù)愈多，被吸進(jìn)轉(zhuǎn)子中心孔的油愈多，振動(dòng)現(xiàn)象愈明顯。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油達(dá) 0.15 kg ，就 會(huì)使機(jī)組振動(dòng)發(fā)生明顯的變化。氣化的油有 2 種去向：一是逸出轉(zhuǎn)子中心孔外，二是在轉(zhuǎn)子低溫段凝結(jié)，放出凝結(jié)熱，這同樣會(huì)引起不均 勻的熱交換。油與孔壁的熱交換隨著轉(zhuǎn)子溫度的升高而加快，使轉(zhuǎn)子熱彎曲逐漸增大，由于汽輪機(jī)缸內(nèi)動(dòng)靜間隙小，還 可能引起動(dòng)靜摩擦，導(dǎo)致振動(dòng)持續(xù)增加或突變。4 防止轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油的措施(1) 對(duì)轉(zhuǎn)子中心孔探傷時(shí)，里面涂的油一定要清理干凈，并把堵頭堵好。(2) 由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔堵頭上的排氣孔與外界相通是發(fā)生轉(zhuǎn)子中

37、心孔進(jìn)油的主要原因， 因此在安裝時(shí) 應(yīng)進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)有排氣孔就應(yīng)把它堵死。制造廠應(yīng)取消汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心堵頭的排氣孔或者采用實(shí)心轉(zhuǎn) 子。(3) 有些轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油是從轉(zhuǎn)子前面吸入的，所以安裝時(shí)還要檢查調(diào)速器小軸是否存在進(jìn)油的隱患。電站汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥振動(dòng)試驗(yàn)研究1 調(diào)節(jié)閥內(nèi)氣流振蕩引起的閥桿振動(dòng)閥體內(nèi)流動(dòng)所引起的不穩(wěn)定現(xiàn)象是一種綜汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥內(nèi)的流動(dòng)是復(fù)雜的非定常三維可壓湍流流動(dòng)，合效應(yīng)，一般來(lái)講，閥門(mén)中的流動(dòng)是非定常的，閥門(mén)的振動(dòng)是流固耦合的。閥桿的振動(dòng)形式有橫向振動(dòng)和 軸向振動(dòng)兩種，這兩種振動(dòng)的頻率并不相同。僅就汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門(mén)安全性而言，類(lèi)似閥桿斷裂1.2 、閥桿振動(dòng)3 、閥座拔起 1等事故曾經(jīng)

38、發(fā)生，而調(diào)節(jié)閥氣體流動(dòng)的不穩(wěn)定是導(dǎo)致閥體振動(dòng)的主要原因5 。由于調(diào)節(jié)閥要在不同的開(kāi)度下工作，要求它在各種工況下都能穩(wěn)定工作， 所以對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)和研究十 分必要。本文以電站汽輪機(jī)常用的調(diào)節(jié)閥作為研究對(duì)象。2 旋渦誘發(fā)的振動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)口氣體流向閥桿和閥瓣， 閥桿和閥瓣周?chē)牧鲬B(tài)是圓柱體繞流的情況。在尾流中形成一個(gè) 規(guī)則的旋渦流型，這種旋渦流動(dòng)和圓柱體的運(yùn)動(dòng)相互作用，并且成為旋渦誘發(fā)振動(dòng)效應(yīng)的根源。當(dāng)雷諾數(shù) 從 300 到大約 310 5的范圍內(nèi)時(shí)，旋渦會(huì)以一個(gè)相當(dāng)明確的頻率周期性地脫落6 。對(duì)于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的閥桿和閥瓣來(lái)說(shuō)，如果旋渦脫落頻率恰好接近或等于閥桿的固有頻率時(shí)，會(huì)造成閥桿的振動(dòng)或共

39、振，進(jìn)而 可能造成破壞。對(duì)于閥桿 - 閥瓣這樣的圓柱體，旋渦脫落頻率分布在很寬的一個(gè)頻帶里，其主導(dǎo)頻率為：式中， St 斯托羅哈爾數(shù)U 來(lái)流速度， m/sl - 特征尺度， m如果來(lái)流的流動(dòng)速度剛好導(dǎo)致閥桿和閥瓣共振時(shí)， 不但會(huì)對(duì)閥體本身造成破壞， 而且會(huì)增強(qiáng)旋渦的強(qiáng) 度，使得與調(diào)節(jié)閥連接的其他構(gòu)件的不穩(wěn)定性增加。所以，要盡量避免使閥體的振動(dòng)頻率為旋渦脫落頻率 的約數(shù)或倍數(shù)，以免產(chǎn)生連鎖效應(yīng)。3 調(diào)節(jié)閥模型試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎眯途€(xiàn)閥，介質(zhì)為空氣。由高壓氣源來(lái)的空氣進(jìn)入調(diào)節(jié)閥，進(jìn)口和出口方向形成 90 （圖1 ）。氣流進(jìn)入閥瓣和閥座間的環(huán)形通道流出后流入閥座，經(jīng)閥座漸擴(kuò)段擴(kuò)壓后排出。試驗(yàn)中，氣體流量

40、、 壓力溫度有專(zhuān)門(mén)的測(cè)量管段和測(cè)點(diǎn)， 動(dòng)態(tài)壓力采用直徑為 1.6mm 的超微型壓力傳感器及其高頻動(dòng)態(tài)采集 系統(tǒng)來(lái)測(cè)定。在閥門(mén)各關(guān)鍵部位都設(shè)置了測(cè)點(diǎn)。由于閥座喉部及閥瓣表面是最能直接反映閥內(nèi)流體流動(dòng)變 化情況的， 所以在閥座喉部至少布置 3 個(gè)測(cè)點(diǎn)（間隔 90布置，記為閥座喉部 1 、2 和 3，分別對(duì)應(yīng)喉部的下、右、和上方）。另外，在閥座漸擴(kuò)段、收縮段也相應(yīng)布置了測(cè)點(diǎn)。4 閥桿 - 閥瓣的固有頻率由于閥桿 - 閥瓣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其橫向剛性遠(yuǎn)小于軸向剛性，使其低階固有頻率以橫向?yàn)橹?。而軸向固有 頻率很大，一般很難發(fā)生低頻大振幅的軸向共振， 軸向振動(dòng)大多是由于軸向激振力所引起的強(qiáng)迫振動(dòng)。 為了搞清楚調(diào)

41、節(jié)閥內(nèi)氣體流動(dòng)與閥桿 - 閥瓣固有頻率之間的關(guān)系，本文進(jìn)行了兩種具有不同固有頻率的閥 桿 - 閥瓣系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥動(dòng)態(tài)壓力測(cè)試和計(jì)算，即原型閥瓣和增大質(zhì)量的閥瓣 （稱(chēng)為大質(zhì)量閥瓣或閥瓣）閥桿- 閥瓣各階固有頻率如表 1 所示。表 1 線(xiàn)型閥瓣 和原型閥瓣固有頻率固有頻率階次一二三四固有頻率（ Hz）閥瓣9.4 19.8412.5 418.8782.3 790.5953.1原型閥瓣20.8 23.1418.8 420834.4 859.412565 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)是在不同壓比和相對(duì)升程下進(jìn)行的。 壓比 為閥后與閥前壓力之比， 相對(duì)升程 為閥桿的升程與 閥門(mén)的配合直徑之比。試驗(yàn)壓比范圍 0.400.95 ，相對(duì)升程范圍 3.7%41% 。本文把相對(duì)升程 =10%20% 稱(chēng)為中等升程，壓比 =0.60.7 稱(chēng)為中等壓比。動(dòng)態(tài)壓力脈動(dòng)的峰