浅谈安装过程中预防汽轮机振动的方法

2014-04-17林坚

技术与市场 2014年12期

林坚

(中电投前詹港电有限公司，广东揭阳515225)

0 引言

在大型设备的安装中，汽轮机的安装具有较高的精度要求，而且具有较高的安装难度，工艺流程方面也相对复杂。在汽轮机的实际安装操作中，最常见的问题就是振动，这也是最难处理的问题，而且还具有较大的危害。在安装过程中，一旦振动的频率超出规定的标准，会导致汽轮机机组的正常启动受到干扰。如果此时不进行维护和检修，使汽轮机机组长时间的处在振动超标的环境下工作，会严重地损害汽轮机机组结构，从而大幅缩短了其使用寿命，使汽轮机机组无法完成满负荷，严重时还会造成突然停机的后果，无法保障生产的持续性。因此，在安装过程中预防汽轮机振动这一课题引起了业内人士的高度重视。

1 基础沉降

汽轮机安装过程中，每个环节都需要严格地把控，控制基础质量，而且必须要遵循完善的设计图纸进行施工，规范施工方式，确保汽轮机的基础具有一定的强度，尽量使每个测点保持相同的沉降量，而且当汽轮机的机组安装完成后投入试运时，要保证每个测点的沉降值趋于零。若在安装过程中忽略了对汽轮机基础质量的控制，出现了较为严重的基础下沉现象，就会严重影响基础与基础台板的贴合度，从而引起汽轮机机组空载情况下的振动，随着汽轮机机组不同工况的转变，振动的频率和幅度也在发生变化，因此，在汽轮机的安装过程中，应通过定期的数据测量，时刻关注机组的基础沉降变化，对基础沉降信息实时监控，掌握动态，从而达到预防汽轮机在安装过程中产生振动的目的。

2 动静间隙

动静间隙是指汽轮机内部的转子和汽缸之间以及转子和气封、轴封之间都存在一定的间隙，恰当的间隙大小可以大大提高汽轮机的工作效率。如果汽轮机的转子与汽缸之间存在较大的间隙时，会对汽轮机内部效率造成影响;当汽轮机的转子与轴封之间存在较大的间隙时，会造成内部蒸汽外漏或外部空气内漏的严重后果，因此，动静间隙关乎汽轮机的效率和真空性。同样的，发电机的动转子与静子之间也存在一定的间隙，如果无法合理地控制间隙大小，间隙过大同样会对发电机的整体效率造成影响，但是又不能一味地缩小间隙，因为间隙的缩小会引起较为严重的动静碰摩，加剧了汽轮机组的振动。因此，掌握恰当的动静间隙是预防汽轮机振动的必要前提。

另外，质量偏心以及动不平衡是汽轮机转子的常见问题，在汽轮机组的启动和运行过程中，势必要加剧汽轮机的振动，尤其在转子的转动速度达到临界值时，振动幅度显著增加，经过对汽轮机转子的振动频率、振幅特性进行研究得知，理论上认为在临界转速下的振动幅度为无限大，但在实际情况中，汽轮机的动静间隙会产生一定的阻尼作用，从而限制了振动幅度的无限增加，使得实际的振动幅度并没有那么大。当汽轮机的振动幅度过大时，阻汽片与转子之间几乎没有间隙，二者的直接接触产生了剧烈的碰磨，导致阻尼系数的不断增加，进而改善了汽轮机的振动。但碰磨情况较为严重时，增加了阻汽片的磨损程度，导致汽轮机气缸漏气，全面影响了汽轮机的整体经济性，另外，严重的碰磨会产生大量的热量，使转子发生不规则变形，进一步地加重了汽轮机的振动，振动的加剧加重了碰磨，进而造成恶性循环，如果没有得到高度的重视，甚至还会引起严重的安全事故。

3 汽缸内部构件中心找正

在气缸安装就绪以后，安装工序中最重要的关键步骤就是寻找缸体以及缸内部套中的中心位置，寻找中心位置直接影响了机组能否平稳运行。如果缸内一旦出现动、静的部分没有保持在一个相同的中心位置的现象，这就会造成缸内出现不均匀的动静间隙，使气缸在运行的过程中，蒸汽会在气缸的圆周上出现不均匀的泄露，引起了气缸间隙间进行自激振动。如果动、静部分的中心部分出现了严重的超标情况，还可能会引发气缸动、静部分摩擦，这种摩擦一旦发现在重要的转轴部位时，就会造成转子严重的热弯曲，运行就会逐渐变得不稳定，不断出现强迫性的振动。在整个安装过程中，要时刻注意到缸体的中心位置与隔板的中心位置保持一致，同时转子的中心位置也要与隔板的中心位置保持一致。

中心找正的具体方法是运用钢丝以及外径千分尺充分配合耳机进行测量，或者是运用先进的激光技术进行中心找正，但运用激光技术与其他方法相比，在系统组建和测量数据的获取环节上较为复杂，而且激光中心找正的方法还受到本身的光束偏移影响，因此测量结果并不能满足要求，所以大部分情况下都会选择钢丝中心找正的方法，选用的钢丝具有较高的规格要求，一般情况而言，主要采用直径控制在0.4 mm 的极细钢丝，而且在钢丝的两端悬挂的重锤需要13.6 kg 的拉紧力，从而确保将测量偏差控制在0.05 mm 以内。

4 滑销系统间隙

汽轮机在常规运行时，由于受热而发生的膨胀和冷却产生的收缩实际数值变化较大。与此同时，不同分段布置的高、中、低压汽缸会产生较大的温度差距。为了确保汽轮机汽缸在受热时能够自由的膨胀，而在冷却时可以自由收缩，并且在汽缸收缩的过程中防止汽缸、转子的中心发生偏移，可以通过设置滑销系统加以解决。汽轮机的滑销系统可以在汽缸受热时引导机组按照预定的方向进行膨胀，从而保障了汽轮机动、静之间以及中心位置的间隙不会因为受到膨胀的影响而无法满足要求，进一步控制汽轮机的稳定运行。汽轮机的启动是从冷却状态到全负荷工作的过程，如果此时的受热膨胀受到明显的阻碍，会造成较为严重的后果，导致实际的热应力大幅度超出汽轮机所能承受的极限，严重破坏了装置过程中设置完善的中心线，加剧了汽轮机动静部分的碰摩和弯曲，进而使得汽轮机机组产生较强的振动。因此，为避免机组膨胀受阻而产生的振动，在汽轮机的安装过程中应对滑销系统的间隙进行严格的检查。首先应确保滑销系统内部的清洁度，及时地将销槽内部的毛刺、卷边处理干净。滑销系统间隙的测量需要运用到千分尺(内径、外径)，在滑销系统的滑动方向上对销子和销槽的宽度进行测量，销子和销槽的宽度差值就是滑销系统间隙。在实际的测量过程中，要确保三个基本点的测量，即滑销系统的两端和中心点，而且要尽量保障三个基本点的尺寸相同，将误差控制在0.02 mm 以内。如果滑销系统的间隙过小，可将销子或者销槽进行修刮处理，当间隙过大时，可以补焊销子或销槽，在补焊完成后要进行严格的研刮加工，以确保滑销系统的正常工作。

5 低压缸排气口、凝汽器颈部焊接

汽轮机的低压气缸具有体积大、刚性小等特点，在汽轮机正常条件下的运行时易发生变形，如果变形量没有得到控制，会引起汽轮机机组的中心位置偏移，加剧汽轮机动静部分的碰摩，进而使得汽轮机机组产生较强的振动。低压缸排气口、凝汽器颈部焊接是引起低压缸发生形变的主要原因，因此应该对焊接过程进行严格的控制，从而最大程度上减少对低压缸形变的影响。首先，焊接运用多点同时按顺、逆时针方向进行焊接;其次，保证焊接速度、电流的一致性，并且在焊接进行时，需要严格监视低压缸的4 个脚支百分表，如果在焊接时低压缸的支脚百分表变化程度超过0.10 mm，需要立即停止焊接，等待低压缸恢复到正常状态，方可继续焊接;与此同时，还要对转子扬度进行监控，如果数值变化程度超过0.02 mm/m 时，也要立即停止焊接，在找到产生较大变化的原因并采取措施后可恢复焊接，以此来控制低压缸的变形量，进一步预防汽轮机的振动。