徐冉，郭剛

　　摘　要：山東濟礦魯能煤電股份有限公司陽城電廠安裝2台150MW凝汽式汽輪機（jī），兩台機組發電（diàn）機後軸承軸向振動均出現了振幅較大的問題，本文主要（yào）介紹了（le）汽輪發（fā）電機組發電機後軸（zhóu）承軸向振動嚴（yán）重超標的幾種原因及消除對策，結（jié）合現（xiàn）場實際（jì）情況，用簡單的基礎理論，解釋較難解決的發電（diàn）機（jī）後軸承軸向振動（dòng）產生的因素。

　　關鍵詞（cí）：發電機組；軸承；軸向振動；轉子（zǐ）彎曲；軸（zhóu）承座；力平衡
　　1　概況
　　山東濟（jì）礦魯能煤電股份有限（xiàn）公司陽城（chéng）電廠#2機組自2010年開始，發電機後軸承軸向的振動經常出現，而振（zhèn）動值明顯地呈上升態勢，振動值增大的幅度越發明顯，致使振動值（zhí）嚴重超標，經監視測量，軸承座頂部軸向振動值達300μm以上（shàng）。
　　汽輪發電機組的振動，是評（píng）價機組運行可靠性的重要指標。能引起汽輪發電機組振動的原因（yīn）很多，這些原因不僅與製造、安裝、檢修（xiū）和運行管理的水平有關，而且它（tā）們之間（jiān）又互（hù）相影（yǐng）響。這種情況下，找出（chū）產生振源的主要因（yīn）素、使振動疊加、放大、共振的重要（yào）因素，並非一件容易的事。本文主要（yào）研（yán）究大型汽輪發電機（jī）組發電機後軸承常見的軸向振動嚴重（chóng）超標的（de）幾種原因及消除對策。
　　2　軸承軸（zhóu）向振動產生的原因
　　在測量機組（zǔ）振動（dòng）的過程中，常常發現軸承的軸向（xiàng）振動過大，其軸向振動幅值往往是垂直和水平振動幅（fú）值的幾倍甚至達到幾十倍，而這種軸向振動過大現象，又（yòu）絕大多（duō）數發（fā）生在發電機後軸承（chéng），聯係陽城電廠#2機組#5軸承振動情況分析，引起發（fā）電機後軸承軸向振動過大的原因有如下幾（jǐ）點。
　　2.1轉子彎曲
　　機組發電機轉（zhuǎn）子前後軸頸之間軸向距（jù）離一般較長，加上材料的剛性及製造質量（liàng）等諸（zhū）多因素，就不（bú）可避免（miǎn）地使轉軸存在一定的靜撓度。發電機在運轉時，如遇到轉子（zǐ）同定子間（jiān）空氣間隙不（bú）均勻時，轉子（zǐ）受到周期（qī）性的電磁力作用或轉子（zǐ）置於不均勻溫度場中，都可能使轉子在力（熱）的作用下發生彎曲。彎曲的轉子在旋轉時，軸頸產生偏轉，軸頸在軸瓦內的油膜承力中心沿軸向隨轉速發生周期變化，從而引起軸承跟隨軸頸（jǐng）偏轉（zhuǎn），然後再傳遞給軸承座，Z終導致（zhì）軸承座的軸（zhóu）向振動。振動的烈度同轉子彎曲度呈正比，通常由轉（zhuǎn）子彎曲引起（qǐ）的振動偏（piān）大的同時，也伴隨著垂直方向和水平的振動偏大。
　　2.2軸承座不穩固
　　一般情況下，發電（diàn）機（jī）運轉時，其軸撓曲和軸振是不可（kě）避免的，撓（náo）曲的轉子在旋轉時，力圖使軸瓦（wǎ）及軸承座作相應的偏轉。但如果軸承無法（fǎ）追隨軸頸的偏轉，將加劇（jù）軸承座的軸向振動。如果機組在安裝時，軸承座底部與台板的接觸不符合要求，接觸麵積（jī）達不到75%以上，且接觸點分部又不均勻（yún），可直接導致軸承軸向振動（dòng）劇（jù）烈。
　　2.3軸承殼對軸瓦（wǎ）過盈量偏大
　　撓曲的轉子在旋轉時，軸承無法追隨軸頸的偏轉而形成軸向振動偏大。但（dàn）在檢修時，往往被（bèi）錯誤認為，軸（zhóu）承緊力越大越能抑製軸承的振動，而容易忽視了軸承無法追隨軸（zhóu）頸偏（piān）轉運動，將軸振直接傳遞給軸承座，反而增加了軸承座的軸向振（zhèn）動幅度。弄清軸承（chéng）蓋（gài）對軸瓦的緊力有些需要大一些，有的需要小一些的原（yuán）因，需要區別每一個軸承所處的位置、環境和（hé）工作條件。轉子、軸瓦及軸承殼之（zhī）間（jiān）既是相互依賴的聯合體，又是相互獨立的組合（hé）體，機組正（zhèng）常工作時轉子高速旋（xuán）轉必定要受到油膜的摩擦阻力（lì）的作用（yòng），而油膜運動又（yòu）要受到軸瓦烏金表麵的摩擦阻力的作用。這兩個摩（mó）擦阻力並（bìng）沒有真正作功必定要（yào）產生熱量，這些熱量大部分被油流（liú）帶走，而少部分傳（chuán）遞給了軸瓦、墊塊和（hé）軸（zhóu）承殼體，從（cóng）而造（zào）成機組運行時軸承的溫升，進（jìn）而必然會產生膨（péng）脹，其膨脹（zhàng）量與溫度的變化量及自身（shēn）的膨脹（zhàng）係數成正比。
　　發電機後軸承所處（chù）的環境是在常溫下的空氣中，如果（guǒ）將此軸承的過（guò）盈量任意放大，就等於將軸承殼體（tǐ）對墊塊的壓力增大（dà），那（nà）麽軸承墊塊與殼體之間的（de）摩擦力增大，其結果就是直（zhí）接（jiē）導（dǎo）致軸（zhóu）承不能追隨（suí）軸頸發生偏轉，使軸承座的（de）軸向振動更加增大。陽城電廠2號機（jī）組5號軸承在複測緊力時，發現緊力為0mm，因為軸承座本身就不（bú）穩固，再加上軸承殼對軸承沒有（yǒu）緊力，所以判定這些是造成軸向振動嚴重超標的重（chóng）要原因。
　　2.4電磁力不平衡和通風量不平衡
　　在發電機部分，單純由（yóu）轉子彎曲直（zhí）接造成軸（zhóu）向振動（dòng）超標的情況並不多見，分析使發電機轉子產生軸竄的原因，有必要引入兩個新的概念，即電磁力不平衡和（hé）通風量不平衡。
　　2.4.1電磁力不平衡
　　這裏所研究（jiū）的是（shì）單純引發發電機轉子產生軸向位移的電磁力不平衡，而不是傳統意義上由於空氣間隙（xì）不均勻所造（zào）成的電磁力不平衡。
　　發（fā）電機的工（gōng）作原理是利用汽輪機作為原動機驅動發電機轉子旋（xuán）轉，磁極磁場旋（xuán）轉而使靜子繞組中導線切（qiē）割磁（cí）力線產生電流。當靜子線圈中有電（diàn）流通過時，也將會產生電樞磁場，正常運行中，一（yī）旦發生發電機轉子與靜子沿（yán）軸線方向上的對稱中心偏置，靜子繞組感應磁極磁場的磁（cí）通量，前後部分就會不相等，那麽前（qián）半部（bù）分線圈與後半部（bù）分（fèn）線圈感受磁極（jí）磁場的電（diàn）磁力也會不相等（děng），這就會（huì）使電磁力失去平衡。
　　2.4.2通風量不平衡
　　當出現發電機轉（zhuǎn）子與靜子（zǐ）或勵磁機轉子與靜（jìng）子中（zhōng）心偏置時，也伴隨著通風量的不平衡，是因為轉子偏置（zhì）後，裝設在發電機轉（zhuǎn）子或（huò）勵磁機轉子（zǐ）兩頭的（de）風葉也同時向一端發生（shēng）了位移，造成兩端通風麵積變化，麵積大的一端風壓就會比麵積（jī）小的一（yī）端風（fēng）壓低，產生風壓不平衡，因此轉子凸肩（jiān）端麵（miàn）所承受（shòu）的風壓力（lì）就會不平衡，從而迫使轉子由風壓高的一端移向風壓低的（de）一端，由此產生軸向推力。以上電磁力不平衡是在負荷情況下的幹擾力不平（píng）衡（héng），當發電機卸荷後，電磁力不平衡即會消失，而通風量不平衡是轉子達到一定的轉速後即會產生，前提（tí）都是轉子與靜子在軸向上幾何中心（xīn）存在偏差。
　　3　發電機（jī）後軸（zhóu）承軸向振動消除方（fāng）法
　　通過上麵大（dà）量的測量數據（jù）和充分的理論分析判斷後，根據掌握的知識和經驗，針對振動的情況及特點，製定（dìng）出相應方案並實施（shī），在實施中首先考慮（lǜ）的是抓住主要原因，徹底消除振源（yuán），針對以上分析的振動（dòng）原因，消除措施如下：
　　（1）調整發電（diàn）機或（huò）勵磁機的磁力中心，徹底消除電磁力不平衡和（hé）通風（fēng）量不平衡。實際上消除電磁力（lì）不平衡和風壓不平衡比較簡單，不需要通過複雜的計算和反複多次的試（shì）驗，隻需（xū）將轉子與靜子的磁（cí）力中心調至重合，即轉子和靜子的軸向幾何中心一致，但在調整過程中，不（bú）可忽視熱（rè）態時自汽輪機推（tuī）力盤向（xiàng）後各轉子的軸（zhóu）向熱脹伸長（zhǎng）量，因此，所謂的轉子與靜（jìng）子軸向幾何中心重合是指機組在熱態的，有載的情況下的幾何中心重合，而不是指冷態的，靜（jìng）止的和空載的。
　　（2）複緊台板（bǎn）地腳螺栓，並探（tàn）明螺栓鬆（sōng）馳的原因（yīn），測量螺帽複（fù）緊角度，計算出螺栓的鬆馳程度及鬆馳速（sù）度，搞清楚是否存在應（yīng）力鬆馳或螺栓的疲勞情況，並作好記錄，螺帽鎖緊後並用焊點加固，以防再次發生地腳螺栓鬆馳。
　　（3）重（chóng）新研磨並鏟刮軸承座接觸處的台板（bǎn），確保軸承座與台板接觸麵積達75%以上（shàng），且做到接觸（chù）點分布均（jun1）勻，軸承座下調（diào）整墊片（piàn）重新更換為厚薄均勻，強度較高的墊片。
　　（4）重新調整軸承與瓦殼（ké）之間的過盈（yíng）量（liàng）。確保軸承內外緊力均在標準規定的範圍內，以保證（zhèng）軸瓦能夠追隨軸頸偏轉，不再使軸承座受軸頸和軸瓦的牽（qiān）製。
　　4　結束語
　　轉動機械在運轉時總是存在著振動（dòng）現象，汽輪發電機組也不例外，但是超過允許（xǔ）範圍的振動往往是導致設備損壞的信（xìn）號。為了保證機組的安（ān）全運行（háng），在設備的設計製造、安裝和（hé）運行中都（dōu）必須做到嚴格執行質量標準和工藝要求，無論哪一方麵出問題，都會從機（jī）組的振動上表現出來。汽輪發電機組運行的可靠性，在很大程度上是由機組的振動狀態（tài）來決定的（de），但是機組偶爾出現振動並不可怕，隻要在振（zhèn）動出現的（de）初期（qī）及時（shí）發現，做到準確的分析，就能徹底地將振動完全消除（chú），對保證機組的安全運行極有好處。
　　參考文獻
　　【1】汽輪機（jī）技（jì）術（2005.6）
　　【2】汽（qì）輪機（jī）設備--華北電（diàn）力大學

來源：《中國科技博覽》2016年2期