关于汽轮发电机异常振动的问题分析

2014-12-23黄帅

中国科技纵横 2014年24期

关键词：汽轮发电离心力汽轮机

黄帅

(哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨 150040)

关于汽轮发电机异常振动的问题分析

黄帅

(哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨 150040)

发电机解决了人类所用的电力来源和产生的问题,因此,应该更加重视发电机的发明和改进以及发电机所出现的问题,这里以汽轮发电机为代表,详细地介绍了汽轮发电机的基本构造和所出现的问题,尤其是振动异常所引发的一连串问题。

汽轮发电机振动异常

发电机的历史非常悠久,它是在十九世纪早期由著名的物理学家法拉第发明而成,从而使人类进入了文明时代。而根据不同的方式使发电机发电的原因也就导致了发电机的多种多样,其中,利用蒸汽将机械能转化为电能的发电机叫做汽轮发电机。汽轮发电机自然也是由机械能转化为电能,因此振动对发电机的影响力显得尤为重要。下面将具体介绍发电机振动异常的问题。

1 汽轮发电机出现的问题

1.1 由于离心力产生的振动异常

汽轮发电机主要的组成部分是轴承、端盖、定子、转子。一个物体如果做匀速圆周运动,那么它就会有一定的切向加速度和法向加速度,切向加速度是改变物体运动的速率,而法向加速度是改变物体的运动方向。转子就是做圆周运动的,所以它也不例外。但是当物体本身受到的力小于向心力的时候,物体就会做离心运动。然而对于转子,由于为了使做有用功的功率更大,需要保持高速的旋转,但是高速的旋传会导致一定的坏处,就是转速过快会使受到静摩擦力变成动摩擦力后会小于受到的向心力从而做离心运动。但是,为了使转子受到的合外力与离心力平衡,与转子连接的轴承就会给运动面一个力,转速越大,轴承给予转子的力就会越大,使轴承受到的力就越大,从而使汽轮发电机的振动异常,这就是离心力引发的汽轮发电机的异常振动。

1.2 由于转子本身导致的振动异常

转子是所组成汽轮发电机中最主要的部件,一个转子的好坏直接影响汽轮发电机的品质。比如转子的粗糙、损坏、或者质量分布不均,这些都是影响转子以及汽轮发电机的重要因素。其中最主要的就是转子本身的质量分布不均匀的问题。转子旋转,就必须所受到的空气阻力要小才能更好地增大效率,如果它的质量分布不均就会由于受到过多的外力而是振幅增大,出现汽轮发电机的振动异常的问题。转子具有惯性,过大的不平衡力会使转子、轴承等一些部件出现大幅度振动的情况,从而使支承所受的压力过大,导致支承被破坏,造成支承断裂的情况。转子质量不平衡也是多种情况造成的,原始质量本身制造的不平衡:这种不平衡会在一定的转速下并且保持不变；因使用时间过长导致转动部件飞脱或者松动:比如叶片、围带、平衡质量块等飞脱,护环、对轮、转子线圈等部件的松动,所以振动的振幅会迅速地增大导致振动异常；转子旋转导致表面温度过高从而在热应力的作用力下不在恢复原来的形状产生的转子热弯曲,叶片或者叶轮不均匀地腐蚀,具体表现比如振动突然增大,轴瓦和回油的温度骤然升高。

1.3 由于汽轮机膨胀产生的振动异常

对于汽轮发电机出现的异常振动,汽轮机的膨胀因素更是非常重要的原因。膨胀自然导致各部分轴承之间的位置发生改变,从而影响到转子,进而发生振动异常的情况。如果是底座膨胀,还会导致支撑力不足,从而使汽轮发电机产生振动异常。产生膨胀的原因都有哪些呢？比如,在启动汽轮发电机的时候,蒸汽进入时的压力、温度等一系列参数过高,导致汽轮机膨胀；轴承磨损程度过大,使轴承偏离；暖机的时间过短,或者升温的速度过快会导致汽轮机的膨胀；双层缸中进入了冷气亦或是冷水,会导致机器骤然膨胀；对于有多个转子的机器,每个转子转速的不同不仅会相互产生一定的影响,而且相邻转子之间的胀差会使汽轮机膨胀。

1.4 由于发电机原理而产生的振动异常

法拉第发明发电机是在他发现了电磁感应定律的基础上发明的一种可以产生电的机器。因此,发电机的发电原理就是电磁感应现象。所以,电磁力的干扰也就会使汽轮发电机产生振动异常的问题。产生电磁力的原因很多,比如由于电极转子绕阻的通风口处有金属的杂物,或者是转子的集电环的地方不能很好地绝缘,发电机的转子绕组发生接地的问题,主要就是因为发电机碳刷处产生火花以及碳刷的破损等一系列现象。电磁力干扰还有一个问题,就是由于连接的电网的运行的频率波动等一系列因素,引起汽轮发电机的振动异常。

2 处理异常振动的方法

2.1 对于离心力的处理

相对于离心力导致的振动异常,汽轮发电机的转子在安装时要保持安装的每一个叶片都保持平衡,要进行平衡试验,之后再对转子进行低速和高速的平衡试验,动平衡试验要在规定的转速下完成,否则也会导致离心力的产生,值得注意的是机械加工的精确度,提高汽轮发电机的品质,保证转子的不平衡率降低。

2.2 对于转子本身的处理

对于转子质量不平衡引发的异常振动,首先就是转子的品质,注重厂家的选择,购买有一定知名度品牌的转子,并且要注意与汽轮发电机相匹配,提高汽轮机、发电机制造厂加工精度和装配精度,进行高速平衡,保证装配质量,从而减小原始质量造成的异常振动,要减小因转动部件飞脱和松动引起的异常振动,使机器在额定的转速之下运行,否则就会出现上述问题。因此,在设计制造的时候多加注意。而对于热弯曲造成的质量分布不均导致的异常振动,在制造厂中应进行一道工序:热跑。让转子在热处理炉中缓慢地转动几天,来减少制造转子时残留的热应力。

2.3 对于汽轮机膨胀的处理

当机器在冷态启动时遇到膨胀时,应适当延长暖机的时间,从而保证汽轮机组各个部分都充分膨胀,以防止发生动摩擦和静摩擦,需要注意的是,在输入蒸汽的时候,要懂得控制蒸汽的温度,考虑到蒸汽对汽轮机所产生的压力、流量等一系列的参数,定期检查轴承或者滑销系统等部件,确保每个部件都能很好地运行,注意双层缸的封闭良好,以防止进入冷气或者冷水,进水的时候控制速度,水的冲击也会产生影响,而且加热水的装置加热适宜,温度不宜过大,否则,温度过高,也会导致汽轮机的膨胀,从而间接导致振动异常。

2.4 对于发电机原理产生的处理

要想减小汽轮发电机的原理所导致的异常振动,就应杜绝电磁力对汽轮发电机的干扰导致的异常振动。注意转子绕组的通风口处保持干净,不能带有可以导电的杂物,比如金属、石墨等。并且注意转子集电环的地方涂上绝缘漆或者缠住绝缘胶皮,防止导电使汽轮发电机振动异常。控制好连接的电网运行的频率波动,防止产生电磁力的干扰。