检修时应特别注意。 7、热不平衡
有不少汽轮发电机组的振动是随着转子的受热状态发生变化的,即当转子的温度升高时,振动增大。其原因是由于转子沿横截面方向受到了不均匀的加热和冷却、膨胀不均等,使转子产生了沿圆周方向的不轨则变形。而造成转子沿圆周方向不规则热变形的主要原因有:
1)、转子材质残余应力过大。受热后在一定的温度下,由于应力释放使大轴产生弯曲变形。
2)、转子材质横断面上纤维组织不一。当转子温度升高后,由于膨胀不均匀,造成大轴热弯曲。而在冷却后,又会自然变直。
3)、转子套装件失去紧力或紧力不足。如果发电机套箍、汽轮机叶轮等与大轴产生温差时,就可能松动,这时由于套装件与大轴的间隙不均匀使大轴受热不均匀而产生热弯曲。
4)、转子套装件之间的膨胀间隙不均匀且间隙不足时,转子受热膨胀就会出现很大的轴向力,从而引起大轴产生热弯曲。
5)、转子中心孔进油或进水。当转子中心孔和旋转中心不重合时,油膜在圆周方向分不均匀,使转子在圆周方向受热不均,从而造成大轴弯曲。
6)、发电机转子线包匝间短路、通风孔堵塞、线包在径向不时称热膨胀等,都会使转子产生热不平衡。
7)、转轴局部摩擦。这种现象在电厂中是常见问题,由于局部摩擦而引起转自局部过热膨胀,使转子出现热弯曲,引起机组因摩擦转子弯曲而振动。但在运行中发生轻微摩擦的情况下,改善机组运行工况,通常能够控制碰摩的发展或避开摩擦。但发生严重摩擦时,必须迅速打闸停机,以便减少机组设备损坏的程度。停机后还应注意进行连续盘车冷却,防止造成大轴永久弯曲。 8、转子出现裂纹。
一旦出现转子出现裂纹,就有可能带来灾难性的损坏。而机组振动正是裂纹扩展成灾难的重要原因。但发生这种情况的最主要的特征是随着金属表面温度的下降,振动会增大。因此,在机组安装和检修时,尤其是机组检修时对转子的检查是非常重要的。
9、随机振动。
当机组的转子受到不规则冲击时,将会产生随机振动,其振动的频率、振幅都在不断的发生不规则的变化,其间既包含冲击强迫振动,又包含自由振动。而机组运行中发生随机振动的主要情况有:
1)、停机后再启动时,振动幅值和相位都发生较大变化,其原因通常是: a)、平衡重块移动、转子上或中心孔内有活动的零件。例如: 邹县发电厂6
号日立-东方电气集团公司联合设计生产的600MW机组振动,原因就是因为发电机转子汽机侧堵头从发电机转子内孔跑出,跑在了汽机盘车齿轮内孔中,该堵头重约12kg。引起的转子出现新的不平衡造成机组振动。
b)、套装件紧力不足。
2)、在振动增加的同时又明显的冲击声。这是应注意检查转子上的零部件,
如动叶片及其连接件等是否飞脱。
3)、运行中振动增大,但在1~2h后又恢复正常或维持在稍大于以前的振动
水平上,这是应注意检查汽封摩擦情况和转子受热部件是否有可能与水接 触。
4)、如果在运行中振幅变化很大,在振幅变化的一个周期内,相位变化
36°,这时应注意检查转轴与密封材料、整流子之间的磨损情况,这类现象多发生在励磁机上。
其次了解自激振动。自激振动又称负阻振动,也就是说由振动本身运动所产生的阻尼力非但不阻止运动,反而间进一步加剧这种振动。这种情况不需要外界向振动系统输送能量,振动即能保持下去。所以这种振动与外界激励无关,完全是自己激励自己。根据激发自激振动的外界扰动力的性质不同分为:
1、轴瓦自激振动。即轴颈和轴瓦润滑油膜之间发生的自激振动。其又分为两个方面:
1)、半速涡动。只有当转子的第一临界转速高于1/2工作转速时所发生的轴瓦自激振动,其振动频率约等于工作转速相应频率的一半,故称半速涡动。这种振动的振幅始终不大,而且在机组升速的过程中,永远不会与转子的第一临界转速发生共振,因此对机组安全一般不会造成严重威胁。
2)、油膜振荡。当汽轮发电机转速高于两倍第一临界转速时,轴瓦才会发生自激振动,或者只有转子第一临界转速低于1/2工作转速时轴瓦发生自激振动,这两种情况都称为油膜振荡。其最能发生在汽轮发电机组起动升速过程中。一旦发生,其现象有所有的轴承都出现激烈振动,在机组附近还可以听到“咚咚”的撞击声。并始终保持着等于临界转速的涡动速度,而不再随转速升高而升高。所以一旦遇到油膜振荡就不能像过临界转速那样界提高转速冲过的办法来消除。而且这种振动在机组运行中最常遇到。因此,应当采取相应得措施:
a)、增加轴承比压。即增加轴瓦单位垂直投影面积上的轴承载荷,从而提高轴承工作的稳定性。而增加轴承比压最方便的办法是调整联轴器中心。但这种调整是有限的,且只适应于刚性和半挠性联轴器附近的轴瓦。在现场最多的方法是缩短轴瓦长度,即降低长颈比。例如国产200MW和300MW机组就是通过改变轴瓦的长颈比来消除的。
b)、降低润滑油的粘度。由于粘度越大轴颈带油越多,油膜越厚,稳定性越差。因此,降低润滑油的粘度可以更换油号或提高油的温度。而最用的是后一种。 c)、减小轴瓦顶部间隙,扩大两侧间隙。这种措施就是增加轴承的椭圆度。 d)、增大上瓦的乌金宽度,以便形成油膜,增加轴瓦稳定性。 e)、换用稳定性好的轴瓦,例如用可倾瓦。 f)、充分平衡同相的不平衡分量。
2、摩擦自激振动。是由于动静摩擦所产生的自激振动。消除这种振动的最有效的办法就是避免在运行中发生动静摩擦。
3、间隙激振。这种振动产生的原因是由于转子受到外扰产生一个径向位移时改变了叶片四周间隙的均匀性,间隙小的一侧漏气量小,作用在叶片上的作用力就大;相反间隙大的一侧因漏气量大,作用在该侧的叶片上的力就小。当两侧作用力的差值大于阻力时,就能够使转子中心绕汽封中心作与转轴动方向一致的涡动。这种涡动越来越加剧就产生自激振动。消除的措施最有效的方法就是保持转子和汽缸的同心度,合理地调整动静间隙。此外还可以在动叶片复环的固定齿封中间加装导流片,从而对间隙中汽体圆周运动起阻尼作用并减少涡流。或改变调速汽门的投入顺序或关闭引起振动的调速汽门,从而改变蒸汽对转子圆周方向的作用力。
综上所述,通过以上对汽轮发电机组异常振动原因的了解以及掌握相应处理的措施,对电厂安装、检修、运行人员是非常必要的,它不仅提高电厂安装、检修、运行人员对机组发生异常振动的意识和正确判断、正确处理事故的方向,而且保证了汽轮发电机组的安全运行。这一点是无可厚非的。因此正确的了解掌握汽轮发电机组的异常振动的原因及其处理是有重要意义的。