kaiyun官方网站下载入口 转载--汽轮机振动的十大主要原因

汽轮机的分类

火力发电厂汽轮机

当我们仔细观察常规能源和非常规能源发电的比例时，我们发现世界上50%以上的电力需求是由核电厂和火电厂满足的。在这些发电厂的核心，最基本的部件之一是蒸汽轮机。沸水（有时还添加一些溶剂）产生的蒸汽借助热量驱动涡轮机的转子，最终导致联轴器轴旋转。该轴还连接到发电机，将旋转运动转化为电能。

汽轮机的振动

从结构上来说，汽轮机是一个由许多复杂零件组合而成的复杂部件。任何由运动部件和相应的配合静止部件引起的不可控振动都可能导致系统故障，导致重大灾难。 。最近的一个例子是2019年印度北部安帕拉D热电厂一台500MW汽轮发电机组爆炸。

因此，分析振动的原因和强度对于确保正常运行和安全至关重要。

汽轮机振动的主要原因

这里我们将讨论任何火电厂汽轮机振动可能的主要原因：

汽轮机转子不平衡

定心

导致汽轮机多轴承轴系振动行为变化的另一个关键因素是不对中，这可能会对联轴器施加过大的弯矩。

发生不对中的一个迹象是冷热振动行为的变化。这种冲击可以观察为每转一次振动。理想情况下，总长约为70m的完整汽轮发电机轴线应是一条连续、平滑的曲线。否则，可能会出现错位问题。

下图表示涡轮发电机系统中的轴不对中。它负责改变汽轮机的振动行为。

为了避免这种情况或处理不对中问题：我们应确保固定部件和旋转部件之间有足够的间隙，以及轴和轴承之间的同心度。由于这种情况主要是由轴承故障引起的，更换轴承将有助于消除不必要的振动。

汽轮机转子振动 7、维修不当可能造成故障。从转子上错误地拆卸阀盘会导致轴上出现较深的划痕。维修需要对轴进行返工和重新平衡，以防止可能导致振动的不平衡。图片来源：阿瓦士发电管理公司。

汽轮机转子振动 8. 蒸汽可以绕过螺栓。插入孔中的大螺栓用于将大水平接头法兰牢固地固定在高压缸中。螺栓孔是由于气缸变形和管道压力变化而可能形成蒸汽喷射泄漏的地方。图片来源：阿瓦士发电管理公司。

旋转元件的磨损

在运行的蒸汽轮机中，旋转部件承受恒定的静态和动态负载情况。这种恒定的负载和高压会导致旋转元件磨损、不平衡和不对中，从而导致不必要的振动。

零件磨损的另一个原因可能是蒸汽对涡轮转子的突然冲击。当涡轮机无故跳闸时，就会出现这种效应。部件的磨损最初可能会导致较小的振动幅度，并且通常不会立即导致故障。然而，如果长期不干预，情况会变得更糟。

由于间隙不足而产生的摩擦会损坏转子的端部密封件。当高质量转子在运行速度下与静止表面接触时，通常会发生这种情况，并且通常是由于迷宫式密封件或舱壁压盖密封件与转子之间的间隙太小造成的。其次，接触点处可能会出现局部温度升高，导致接触点处的金属温度因摩擦而升高。

大型旋转转子质量对固定密封件的冲击所产生的力通常会在转子表面留下一层金属。摩擦会导致转子在撞击点发生弹性变形，并导致转子轴暂时弯曲。轴弯曲通常会导致振动水平增加。

接触和脱离的间歇磨削

轴颈轴承损坏

在使用条件下，存在不同的磨损、疲劳，会损坏汽轮机最敏感的部件之一——轴颈轴承。这种损坏将导致转子轴变得不稳定并导致不受控制的高振幅振动。

在循环载荷条件下可能会出现较大的相对位移，最终可能导致轴承零件松动和间隙不足。

轴颈轴承特有的问题之一是油膜不稳定，这是引起火电厂汽轮机自激振动的原因。

差动膨胀和转子膨胀

膨胀差被称为转子相对于外壳的轴向热增长的测量。

转子膨胀是转子相对于涡轮基础的轴向热增长的绝对测量值。

这些现象常发生在涡轮机处于暖机状态时，由于热膨胀不均匀，导致涡轮机振动。

介质和执行器的波动

为了保持涡轮轴稳定旋转以产生恒定功率，执行器和调节系统应保持运行平稳和高可靠性。但有时，由于某些运行问题，输入蒸汽参数不满足负荷要求，从而导致突然的颠簸并最终导致汽轮机振动。

有时，介质不符合标准，温度、压力参数偏离设计条件，也会引起汽轮机振动。例如介质液体冲击，如果排水阀没有打开，水过多，也会出现类似的情况。致动器可以引起涡轮机中的流动激励。

下图显示探头支架出现异常，导致振动跟随转速但波动剧烈。

下图显示了在低负载下因水或湿蒸汽进入而损坏的叶片翼型。

润滑不当

涡轮机由多个旋转部件组成。涡轮机部件之间的润滑油正确循环可确保允许的运行。润滑不足或缺乏会导致部件摩擦，从而导致不可避免的振动和严重损坏。值得注意的是，国际工程保险协会报告称，世界上发生频率最高的汽轮机故障是由于漏油造成的。下图显示，当油温升高37-46时振动增大，缓慢降低油温后振动减小。

转子弯曲

三种不同类型的涡轮转子弯管。

第一个是“弹性弯曲”，这是由于转子上的静载荷而发生的。

二是“暂时弯曲”。转子发生暂时弯曲的原因主要有两个：转子承受不均匀的温度场（温度也会因摩擦而引起局部温度场变化）和转子材料刚度的各向异性。

最后，我们有“永久转子弯曲”。转子永久弯曲的原因是塑性变形。这是最严重的kai云体育app官方，重心偏离中心线。

转子裂纹

旋转系统（尤其是蒸汽轮机）的另一个严重故障机制是高周疲劳。有关其重要参数的不完整信息可能会导致转子发生灾难性故障。

在高周疲劳中，影响裂纹扩展的最重要因素之一是高温。在大多数旋转系统（主要包括蒸汽轮机）中，产生高周疲劳的过程很常见，应避免以防止任何重大损失。

通常，由于裂纹，轴刚度会降低，进而导致共振转移到较低的转速。

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底盘相关

壳体温度波动会以多种方式引起涡轮机振动。外壳问题可能会以多种不同方式导致对准问题，主要与温度波动引起的膨胀和收缩有关。

首先，由于与壳体的热隔离不充分和/或其他区域的绝缘薄弱，涡轮机气缸可能会经历温度分层。隔热损失可能是由于管道和外壳（通常在涡轮机底部）之间的接头和连接处隔热不良造成的。例如，机壳底部绝缘不良会造成机壳从上到下的温度梯度，引起机壳变形、弹性转子弯曲。供应商将确定可接受的外壳温度梯度。根据我们的经验，坡度不得超过60°C。新型高压涡轮机对套管热梯度特别敏感。

如果涡轮轴从热状态启动而未恢复到曲率极限要求内，则旋转叶片和固定隔膜可能会摩擦并损坏密封件和隔膜压盖。随着轴重量的增加，涡轮转子、涡轮气缸的尺寸和轴的热惯性也随之增加。结果是kaiyun888注册，两次启动间隔（以及因此启动时间）需要更长的时间才能在下次启动之前消除转子的任何弯曲。

圆柱体的曲率可以通过了解其尺寸和结构材料来估计。圆柱曲率（mm）可由下式确定

，其中 Δt 是圆柱体顶部和底部之间的温差 (C)，L 是圆柱体长度 (mm)，D 是壳体在其长度上的平均外径 (m)，α 是线性热膨胀系数，通常约为 13.6 mm/mm-°C，或任何其他一致的单位。允许的气缸偏转量由隔板和端部密封件之间的最小公差确定。例如，高压缸尺寸l=3620mm，D=1840mm，挡板压盖最紧公差为0.6mm，则缸体上下允许温差为50° C.

还可以确定转子热弯曲对外壳的影响。当外壳顶部比底部热时，外壳会向下弯曲。如果从壳体顶部到底部以及沿其长度的温度梯度恒定，则最大弯曲应力垂直出现在壳体中部，水平出现在壳体支撑之间。这些条件下的弯曲或偏转可确定为

，其中 L 是支架之间的套管长度 (m)，Z 是从前套管支架到感兴趣位置的距离 (m)。假设使用壳长度的中点，则可以使用 L/2 而不是 Z 来找到最大挠度。

在热启动期间，还必须考虑叶片和挡板上的温度梯度。在热涡轮启动时，如果蒸汽相对较冷，挡板和叶片金属温度将低于转子温度。在这种情况下，隔膜直径将比转子直径增加得更快kaiyun全站app登录入口，从而产生径向松动并减少叶片和隔膜间隙。使用典型的线性热膨胀系数，转子和隔膜之间每温差 100°C，500 mm 隔膜密封直径将增加 0.3 mm。

因此，如果转子的曲率高于正常值，并且在热启动时没有仔细调整蒸汽流路，则可能会发生摩擦。

根据这些公式的计算和应用经验告诉我们，汽轮机启动时高压缸顶部和底部的温差不应高于规定的正常限值。如果超过此温差限制，前压盖中的径向距离将显着减小，从而在控制级附近引起摩擦和随后的转子弯曲。

不要忘记螺栓、销钉和其他外壳接头。高压涡轮机的壳体具有厚壁和大型水平连接法兰，需要螺栓和销钉。机组启动或停机过程中，有时会出现汽轮机负荷急剧变化，或机壳法兰及壁面受热不均匀的情况。高压和中压外壳顶部和底部（通常为 50°C 至 70°C）和法兰销（最大 15°C 至 25°C）之间的温差可能会导致蒸汽通过外壳水平接头泄漏。

许多汽轮机修理公司的经验表明，造成高压缸壳体弯曲的原因是停机时热汽缸内的蒸汽凝结。来自蒸发冷凝水的高温热传递冷却了气缸底部，而气缸顶部仍然相对较热。因此，在大多数情况下，圆柱体将向下弯曲，而外壳顶部将保持笔直。

此外，当间隔螺栓和垫圈安装不正确时，多缸涡轮机的低压 (LP) 和中压 (IP) 缸架中的间隙可能会很小。间隔螺栓用于将低压和中压外壳框架固定到基础上。

在额定负荷运行时，若凝汽器压力（真空）和凝结水温度在正常范围内，间隙应满足设计要求。但如果凝汽器压力（真空）异常，凝结水温度高，低压缸的温度就会超过允许极限，导致凝汽器体积膨胀。结果是螺栓的间隙减小或变为零。如果不遵守设计间隙，涡轮机振动可能会增加，并且必须减少涡轮机负载。

连接到套管的蒸汽管道未经补偿的位移会导致套管移动和转子振动。对于厚壁的大直径管道尤其如此。当涡轮机运行时，转子和涡轮机壳体均轴向移动。涡轮机设计时考虑了系统的热膨胀。在涡轮机设计期间，还考虑了这些大型管道施加在壳体上的力和力矩。过大的管道连接载荷会导致壳体变形，施加在壳体法兰上的弯矩也会引起气缸在壳体内的位移和移动，这两者都会增加转子振动。