摘要：蒸汽管道应力对汽轮机振动有着较大的影响，汽轮机在振动过程中出现异常，可能引起设备故障，造成生产停止。通过蒸汽管道应力对汽轮机振动影响问题进行分析研究，找出造成振动的原因，对问题进行有效解决，可以更好的保证设备平稳运行，有效提升生产效率和生产水平。文章结合一台25MW汽轮机试车过程中存在的异常振动问题展开研究，提出了蒸汽管道应力是造成汽轮机振动的主要原因，并通过采取支撑弹簧力调整等措施，解决了振动问题。
关键词：蒸汽管道应力；汽轮机；振动
1 设备基本参数介绍
该汽轮机组主要包括了汽轮机及发电机，汽轮机与发电机间的采用刚性连接。汽轮机的型号为N25-3.43/435，额定转速为3000r/min，自动主汽门前额定蒸汽温度为435℃。汽轮机运行过程中的保护设定值：轴瓦报警温度106℃，跳车116℃，电超速跳机转速3150r/min，机械保护跳机转速3300r/min。轴振报警值80µm，轴振动跳机值160µm，轴位移报警值-0.6或1mm、胀差报警值为±0.7mm，胀差跳机值±0.1mm。
2试车过程中汽轮机组的振动情况
2013年6月18日机组空负荷试车，空负荷试车机组升温严格按升温曲线进行。当转速提至2734 r/min时，汽轮机的振动突然增大，汽轮机前轴承振动值率先达到160µm时机组联锁跳机，跳机时间为10：10：09，跳机转速为2834 r/min。跳机过程中汽轮机及发电机两端轴承的X向轴振值均有大幅升高，见表1。
3汽轮机振动原因分析
引起机组试车振动异常的原因可能有以下几点：第一、汽轮机转子弯曲度偏差值过大；第二、转子中心的偏离过大；第三、汽轮机两端支撑轴承间隙量太大，轴承盖配合紧力不足，导致设备出现松动的情况；第四、负荷及调速汽门开度变化大及频繁，涨差及串轴变化；第五、转子质量不平衡；第六、运行中部件膨胀不均匀造成动静摩擦；第七、滑销系统不正常；第八、运行过程中汽轮机受外力影响造成缸体出现移动的情况。
跳机后对汽轮机进行了解体，对以下内容进行了逐一检查：
一、转子的弯曲度；二、汽轮机及发电机转子作为整体的中心度；三、发电机及汽轮机四个支撑轴承及推力轴承的间隙量及轴承盖配合情况；四、启动过程中调速汽门开关速度均匀情况及涨差值；五、汽轮机转子动平衡实验检查质量平衡；六、各部件相互间间隙值看动静部分摩擦情况；七、汽轮机滑销系统；检查后确定这几项不存在问题，因此初步判定振动是由于外力致汽缸缸体非正常移动造成。
3.1汽轮机猫爪间隙及缸体位移量检查
为进一步分析具体原因，2013年6月26日再次组织机组空负荷试车，试车过程中在猫爪的几个部位观测汽轮机的汽缸膨胀移位情况，当汽轮机转速提至2743r/min 时，汽轮机的振动值突然增大至162µm并联锁跳车。汽缸膨胀位移见表2
由上表知：暖管过程中汽轮机缸体在水平方向膨胀均匀，垂直方向变化不大；冲转后，水平监测点间差值逐渐增大，转速为2743r/min时，最大达到0.29 mm。同时对猫爪进行检查，发现转速为700r/min时，猫爪4个点处于自由活动状态；转速为2000 r/min，垂直方向两个监测点的猫爪顶死，水平方向2个点处于自由活动状态；转速为2700 r/min，水平方向2个点完全顶死。
根据猫爪的变化情况，判定出试车过程中汽轮机缸体逐渐向南移位，同时缸体被提起。由此判断振动是由外力或外力矩作用于汽轮机汽缸引起。但汽轮机运行过程中只受到蒸汽管道的外力或外力矩，没有受到其他力或外力矩，且该型号汽轮机属成熟产品，已经过几十年的应用实践，不存在汽轮机设计问题。问题可能是管道设计或安装中出现问题，后经过进一步对管道设计图纸及管道安装实际检查，发现汽轮机蒸汽管线设计及安装均存在问题。
4采取措施消除汽轮机异常振动
根据查出问题对汽轮机蒸汽管线采取了以下措施：
1）在汽轮机的入口蒸汽管线上增设膨胀节，增加入口管道的柔性；因为入口蒸汽管道局部刚性大、柔性不足会造成管口推力过大。
2）在蒸汽管道进出口管线增设限位硬支撑。加强管道支撑，防止管道在运行中应受力而不能有效支撑引起管道中心下移。
3）对原有的弹簧支撑的弹簧力进行调节。
4）检查进出口蒸汽管道的支吊架设置及安装是否合理；保证管道受力均匀，膨胀自由。
5）拆开与汽缸体连接的蒸汽管线法兰，进行无应力对中。
5运行效果
采取上述减振措施后，2013年7月2日对汽轮机进行了空负荷试车，试车情况理想。试车过程中对猫爪的四个观测点的自由膨胀情况进行了观察，发现猫 爪始终处于自由活动状态，汽轮机缸体膨胀均匀，汽轮机组运行过程中的振动也比较稳定，说明蒸汽管线对缸体产生的外力、力矩在要求范围内。该汽轮机自处理后运行至今没有再出现这个问题。表三及表四为7月2日的轴动及膨胀位移数据。
6结束语
通过本文的研究和分析发现，蒸汽管道应力超过技术文件要求将会对汽轮机振动异常有着较大的影响，在这一过程中，管口受力产生的推力会对气缸产生拉动，从而导致汽轮机振动异常。此外，汽轮机异常振动问题具有一定的复杂性，在对振动异常问题解决过程中，要注重对问题产生的原因进行全面的排查，能够对问题产生的根源予以把握，从而对问题进行解决，使汽轮机能够保持一个稳定、可靠的运行状态。
参考文献：
[1]张锡德，杨学彤，肖华，钟翔.蒸汽管道应力对引风机汽轮机振动的影响[J].石化技术，2012，04：18-22.
[2]胡四辈，梁瑞，郑运虎.多盘转子系统动力学研究[J].甘肃科学学报，2016，01：110-114.
[3]苏磊.汽轮机水冲击分析与处理[J].价值工程，2010，21：214.
[4]卢中俊.工业汽轮机振动故障分析与处理[J].东方汽轮机，2010，03：52-54.
论文作者:邵永秀,屈云海
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
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