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汽輪機(jī)振動(dòng)原因及預(yù)防措施

時(shí)間:2024-07-04 13:01:19 機(jī)電畢業(yè)論文 我要投稿
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汽輪機(jī)振動(dòng)原因及預(yù)防措施

  摘要: 步入二十一世紀(jì)后,電力設(shè)施取得了越來越重要的地位,各式各樣的發(fā)電廠陸續(xù)建成。汽輪機(jī)作為火力發(fā)電廠中重要的設(shè)備,其工作狀況極大地影響了發(fā)電效率。汽輪機(jī)工作時(shí)的振動(dòng)是影響汽輪機(jī)工作狀況的重要原因,因此分析汽輪機(jī)的振動(dòng)原因以及尋找解決措施變得極其重要。本文主要分析了汽輪機(jī)的振動(dòng)原因并就其原因給出建議,以供參考。

  關(guān)鍵詞:汽輪機(jī) 解決措施 振動(dòng)原因

  引言

  引起汽輪機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)的原因極其復(fù)雜,這些因素可能是各個(gè)方面相互作用的綜合結(jié)果,致使汽輪機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)。這些在工作時(shí)的振動(dòng)往往會(huì)使機(jī)械的可靠性、精度等降低,造成機(jī)械零件材料易疲勞損壞而使零件壽命縮短,振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲同時(shí)對(duì)周圍的設(shè)備都會(huì)有較大影響和破壞,并且會(huì)極大地降低發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。綜合汽輪機(jī)的振動(dòng),主要有三個(gè)方面原因:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、汽輪機(jī)的安裝和汽輪機(jī)的工作運(yùn)行方面[1]。對(duì)此,我們必須就產(chǎn)生振動(dòng)的各個(gè)因素尋求解決辦法,以保證汽輪機(jī)的正常工作。

  一、汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面

  1、轉(zhuǎn)子質(zhì)量的不平衡

  轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡可分為靜不平衡和動(dòng)不平衡。對(duì)于軸向尺寸較小的轉(zhuǎn)子一般為靜不平衡問題,在轉(zhuǎn)子質(zhì)量重心偏離中心一定距離時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力,離心力的合力不為零時(shí),它的方向會(huì)隨著轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生周期性的變化,同時(shí)離心力會(huì)對(duì)軸承施加一個(gè)附加的動(dòng)壓力,使整個(gè)機(jī)械產(chǎn)生周期性的振動(dòng)。因此調(diào)整轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布,使轉(zhuǎn)子工作時(shí)離心力達(dá)到平衡,以消除附加動(dòng)壓力,盡可能的減小由于離心力產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng),要求機(jī)械轉(zhuǎn)子在設(shè)計(jì)時(shí)必須使回轉(zhuǎn)中心同轉(zhuǎn)子質(zhì)心重合。若在設(shè)計(jì)后產(chǎn)生一定的偏差,則使用靜平衡試驗(yàn)法:利用靜平衡架找出不平衡質(zhì)徑積的大小和方向,在相反方向加上附加質(zhì)量以平衡不平衡質(zhì)量的質(zhì)徑積。

  轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡往往是對(duì)在軸向尺寸較大的轉(zhuǎn)子,其質(zhì)量分布不可近似地認(rèn)為在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi),離心力為空間力系,單靠在某一回轉(zhuǎn)面內(nèi)加平衡質(zhì)量的靜平衡方法不能到達(dá)使離心力合力和離心力合力矩為零的目的。必須使用動(dòng)平衡試驗(yàn)法:選定兩個(gè)輔助平面將各不平衡質(zhì)量按比例分解在兩平面內(nèi),最后再利用靜平衡的方法使兩輔助平面內(nèi)的力達(dá)到平衡。

  2、轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的剛度不足

  在設(shè)計(jì)時(shí)可能由于轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)剛度不足,當(dāng)轉(zhuǎn)子受到一定力的作用時(shí)使轉(zhuǎn)子發(fā)生永久性的變形,從而使汽輪機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)。對(duì)于轉(zhuǎn)子發(fā)生了此類變形,應(yīng)當(dāng)使用直軸處理方法解決。因此在設(shè)計(jì)時(shí)要注意轉(zhuǎn)子剛度設(shè)計(jì),以防出現(xiàn)過大的變形。

  二、汽輪機(jī)的安裝

  1、軸承座的安裝

  軸承座安裝時(shí)要嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)圖紙上的設(shè)計(jì)安排安裝,在施工時(shí)工人不可因?yàn)榕侣闊╇S意改動(dòng)或按照自我意愿安裝。為確保軸承座的安裝精度,在安裝時(shí)應(yīng)多次測(cè)量,取平均值以減小誤差。為了避免在汽輪機(jī)工作過程中,汽輪機(jī)的受力中心偏離汽輪機(jī)的幾何中心導(dǎo)致的振動(dòng)。在安裝過程中必須注意控制軸承的高度以確保中心重合,使軸承受力均勻,不會(huì)因受力不均而發(fā)生振動(dòng)。

  2、凝汽器與低壓排氣口之間的連接

  汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)工作時(shí),一般要求汽輪機(jī)的低壓缸有比較大的體積以保證正常運(yùn)行,因此一般會(huì)將低壓缸同凝汽器連接以減小物理體積,這要求低壓缸在進(jìn)行安裝工作時(shí)不能受到外力的作用,一旦受到外力的作用使低壓缸產(chǎn)生形變,會(huì)使低壓缸與凝汽器發(fā)生摩擦導(dǎo)致振動(dòng)。為防止這種情況的發(fā)生,在安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)在低壓缸的支撐點(diǎn)處用百分表進(jìn)行精密的測(cè)量,同時(shí)要提高低壓缸的安裝精度,防止直接與凝汽器安裝產(chǎn)生沖突造成安裝困難,產(chǎn)生振動(dòng)。

  3、汽缸內(nèi)部零件的精密安裝

  在汽缸圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中需要保證汽輪機(jī)內(nèi)部零件有一定的安裝精度,才能夠最大程度上保證的汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性,同時(shí)我們也要在設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上保證汽輪機(jī)的內(nèi)缸和外缸的找正工作[2],用以確保隔板中心與轉(zhuǎn)子中心的對(duì)中性,假設(shè)不能保證內(nèi)外缸的重合性,就會(huì)由于氣缸的物理空間分布不均勻致使蒸汽在釋放時(shí)不均勻?qū)е抡麄(gè)機(jī)體的振動(dòng)。在安裝時(shí)由于機(jī)體尚未工作,一旦機(jī)體開始工作,其工作環(huán)境會(huì)由于溫度上升發(fā)生變化,使汽缸受熱膨脹,導(dǎo)致汽缸的物理形狀發(fā)生變化產(chǎn)生上述的振動(dòng)。因此在安裝時(shí)應(yīng)將這種情況加以考慮,確定好各部件的位置精度,保證機(jī)體不會(huì)由于這種情況發(fā)生振動(dòng)。

  4、軸承的安裝要求

  在一般的汽輪機(jī)中,大多數(shù)都會(huì)使用可傾瓦式的轉(zhuǎn)子軸承,這種軸承具有良好的穩(wěn)定性、能夠在一定程度上防止油膜的振動(dòng)等特點(diǎn)?蓛A瓦式的轉(zhuǎn)子軸承在工作時(shí)可以進(jìn)行一定程度的自由擺動(dòng),從而增強(qiáng)了機(jī)體的支撐柔性,吸收一定的振動(dòng),具有減振的特點(diǎn)。在安裝時(shí)要注意軸瓦與軸承蓋之間預(yù)緊力的大小,預(yù)緊力過大會(huì)使軸承蓋和軸瓦變形,增加接觸點(diǎn)的正應(yīng)力,加快零件的疲勞損壞;預(yù)緊力過小則無法到達(dá)緊固的目的,導(dǎo)致零件的相對(duì)移動(dòng),造成振動(dòng)。

  同時(shí),推力軸承和支撐軸瓦也是組成汽輪機(jī)的重要部件,安裝人員在安裝支撐軸承的軸瓦墊片時(shí)要注意轉(zhuǎn)子受到墊片的影響,要保證一定數(shù)量的獨(dú)立墊片,并且要均勻分布?jí)|片防止汽輪機(jī)工作時(shí)因受力不均發(fā)生振動(dòng)。

  在安裝推力軸承時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求,以防止過小推力使油膜變薄或過大的推力造成的對(duì)軸瓦的沖擊[3],減小軸瓦的壽命。

  5、滑銷系統(tǒng)的間隙控制

  汽輪機(jī)中設(shè)計(jì)眾多的滑銷是為了控制在汽輪機(jī)工作時(shí),由于汽輪機(jī)內(nèi)部受到高溫高壓的環(huán)境,使氣體發(fā)生氣體膨脹,或者是氣體在不同的工作環(huán)境(高壓、中壓、低壓,較大溫差)時(shí),保證在氣體受熱時(shí)膨脹,氣壓對(duì)缸體內(nèi)壁膨脹力的作用;氣體在受冷時(shí)收縮,體積減小對(duì)缸體有向內(nèi)收縮的負(fù)壓力作用,造成缸體中心和轉(zhuǎn)子中心產(chǎn)生偏移而設(shè)計(jì);N的目的在于減小這種由于氣體環(huán)境不同對(duì)缸體作用力的不同造成的中心偏移,引導(dǎo)機(jī)體按照預(yù)期設(shè)計(jì)的方向移動(dòng),使汽輪機(jī)在各種工作狀況下都能滿足各個(gè)部件在預(yù)定的位置,以保證機(jī)體中心與轉(zhuǎn)子中心的重合,減小振動(dòng)。在滑銷安裝時(shí),要確保滑銷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的滑銷和銷槽在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi),并且滑動(dòng)接觸面光滑,使滑銷在銷槽內(nèi)能夠自由移動(dòng)。

  6、汽輪機(jī)中活動(dòng)部件的安裝和斷葉片的處理

  汽輪機(jī)內(nèi)部有許多細(xì)小的零件,在安裝時(shí)要格外注意細(xì)小零件的處理,安裝人員必須認(rèn)真檢查細(xì)小零件,確保沒有細(xì)小零件在汽缸中忘記安裝或遺留在汽缸中,一旦有遺留的零件在汽缸中可以自由移動(dòng),在汽輪機(jī)工作時(shí),由于氣流作用會(huì)使這些細(xì)小零件被吸到葉片的部位,劇烈的撞擊葉片,導(dǎo)致葉片的損壞,造成汽輪機(jī)的振動(dòng)。因此在工作人員安裝這些細(xì)小零件時(shí)必須十分的謹(jǐn)慎小心,確保沒有遺漏的零件。同時(shí)汽輪機(jī)的葉片要定期進(jìn)行檢查、維護(hù),保證葉片的完好,不會(huì)因?yàn)槿~片的裂隙造成汽輪機(jī)的振動(dòng)。

  三、汽輪機(jī)的工作運(yùn)行

  汽輪機(jī)在工作運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)主要是由于不當(dāng)操作導(dǎo)致,例如過載導(dǎo)致機(jī)體實(shí)際承受的應(yīng)力大于設(shè)計(jì)時(shí)的許用應(yīng)力,造成機(jī)械部件的變形導(dǎo)致振動(dòng),因此汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)要嚴(yán)格遵守汽輪機(jī)的運(yùn)行規(guī)程,根據(jù)運(yùn)行規(guī)程上的步驟進(jìn)行操作,不可因?yàn)閳D一時(shí)簡(jiǎn)便操作,使汽輪機(jī)處于不正常的工作狀態(tài),導(dǎo)致零件壽命縮短,出現(xiàn)機(jī)體的振動(dòng)。

  四、結(jié)束語

  自第二次工業(yè)革命后,人們進(jìn)入電氣時(shí)代,人們對(duì)電的依賴程度越來越深,供電的能力在一定程度上也是一個(gè)國家的綜合實(shí)力的表現(xiàn)。在眾多的發(fā)電廠中,火力發(fā)電仍然占據(jù)主要地位,汽輪機(jī)作為火發(fā)電廠的重要部件,其工作振動(dòng)情況極大地影響了發(fā)電效率。因此控制汽輪機(jī)工作時(shí)的振動(dòng)十分重要,我們要詳細(xì)了解汽輪機(jī)振動(dòng)的原因,并就其原因?qū)ふ医鉀Q問題的對(duì)策。做好汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、安裝、正確運(yùn)行等方面的工作,從而控制振動(dòng)在可接受的范圍內(nèi)滿足發(fā)電需求,提高供電能力,改善發(fā)電質(zhì)量以滿足現(xiàn)代人對(duì)電力的需求。

  參考文獻(xiàn):

  [1]王開艷.汽輪機(jī)振動(dòng)原因及預(yù)防對(duì)策[J].科技傳播,2011,13:45-46.

  [2]霍寶.汽輪機(jī)安裝中幾種振動(dòng)原因及預(yù)防對(duì)策[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊),2015,03:303-304.

  [3]張寶存.汽輪機(jī)安裝中幾種振動(dòng)原因及預(yù)防對(duì)策[J].安裝,2010,08:25-27.

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