摘要：在大容量多轴汽轮机工作过程中，振动问题是最常见的运行问题，严重时可能导致轴瓦升温变形、机组跳机等事故。为了解决振动问题，就要从其根源——轴系中心偏移入手。本文针对轴系中心偏移的产生原因，如摩擦泄漏、摩擦发热变形、刚性减小等进行分析，提出了轴系中心优化调整的基本流程，并对其中如汽缸与轴承座水平测量、转子的瓢偏和晃度检测、轴瓦的装配稳定性调整等关键步骤及其注意事项进行说明。
关键词：轴系；振动；优化
轴系，是指轴承、轴与其上的传动体、密封件、定位件等组成的机械部件。对于汽轮机而言，轴系就是指汽轮机的油泵转子、高中低压转子、发电机转子与相关的轴瓦、轴所组成的。在汽轮机的工作过程中，轴系起到了传递力矩和运动的作用，是汽轮机发挥作用与平稳运行的重要保证。下面就针对轴系中心不正所导致的振动问题展开分析探讨。
1．汽轮机轴系振动问题的分析
隔板气封所产生的漏气损失是导致轴系轴向推力增大的主要原因。漏气通常是由转子与轴封的摩擦造成的。一般认为漏气损失会减小汽轮机的效率，但同时，泄漏的气体进入轴承腔以后，会与轴承润滑油混合，使得润滑油发生变质。长期下去，轴瓦的润滑油膜发生破坏以后，会使得零部件锈蚀加速。另外，泄漏所导致的温度变化，也是影响轴承形变的原因之一。多种因素叠加，会使得轴承承载能力下降，进而发生机组的振动问题。
1.2 转子与静止部件的摩擦变形
转子在转动过程中，难以避免会与一些静止的构件部位发生摩擦。机械干摩擦所产生的大量热量在机组内部积聚，难以得到释放，使得内部组件发生不均匀的受热变形。构件受热以后，其屈服极限减小，转轴的承载能力下降。即便是在正常负荷下运行，也会引起转抽的永久变形。一旦与转轴相关的组件发生变形以后，尤其是转子发生单侧局部变形时，机械的转动惯量会明显增大，使得机组发生振动问题。值得注意的是，这类问题如果不及时解决，容易造成恶性循环，使得机组很快损坏。
1.3 转子中心偏移
转子的中心偏移是汽轮机最常见的激振源。一般来说，为了保证机组的平稳运行，机器的转动部分会采用质量配平等方式使得转动惯量尽可能小，以减小高速转动时的振动幅度。但实际制造过程中，难以保证转子的质心完全符合要求。尤其是在转子的装配过程中，由于联轴器配对制造及其装配件的配合问题，使得联轴器并不能完全稳定地配合，因此增大了转子的弹性倾角。这样会造成转子在高速转动时挠性增大，引起振动。当然，转子中心的偏移也可能由其它因素引起，如轴承负载的突变以及其他组件的装配与运行故障等，这些都是汽轮机轴系振动的潜在诱因。
2 轴系中心调整的优化流程及方法
2.1 轴系调整的基本流程
汽轮机轴系调整可以分为以下步骤：首先在连接的状态下测定扬度和油档洼窝，记录测出值后，断开对轮再测一次；再在全实缸和半实缸的情况下对各对轮中心进行测量；接下来进行转子通流、瓢偏、晃度测量以及汽缸和轴承座水平检查，在空缸状态下找中心，并通过轴瓦的研磨与调整等方法对中心进行反复调整；接下来对隔板和气封套等外部组件进行找中心并进行气封调整；一切检查完毕后，连接对轮并进行最终复查。
2.2 汽缸与轴承水平的测量
汽缸与轴承的水平测量是机组轴系调整中的一个很基本的操作。即使用水平仪对汽缸和轴承座的水平位置进行校核，并参考安装标准值进行调整。如果水平仪测出数据与标准值差别较大，说明汽缸和轴承座位置可能已经由于振动或载荷不均发生了变形或基础下沉，此时应当进行进一步检查。在实际工程经验中，机组轴承座的不均匀下沉常常伴随着对轮张口与靠背轮螺栓断裂、螺孔裂纹等故障的发生，应当重点检查。
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2.3 检查转子的瓢偏和晃度
转子的瓢偏和晃度是中心调整过程中的重点检查指标。实际上，由于瓢偏会大大削减对轮的工作稳定性，因此中心调整的目的之一就是消除各对轮的瓢偏。在实际检查过程中，有以下几个重点需要注意：一方面，由于转子的中心偏移常是由配重不均产生的，因此首先应检查配重块是否脱落或发生松动、失效；另外，叶片是转动惯量的主要来源，要检查叶片拉筋的完整性，防止叶片因拉筋断裂而发生偏移，导致转动的不稳定；对于转子的通流结构，应当及时清理其上的污垢与杂污，以改善转子的质心、提高叶片的气动稳定性。转子性能是轴系振动问题的主要来源，在调整时应当反复检查、修正，直至测试数据达标。
2.4 调整轴瓦的装配稳定性
轴瓦的装配对轴系的稳定性有着重要的影响。一般来说，可倾瓦的稳定性最好，其次是椭圆瓦和圆筒瓦。在进行轴瓦装配式，为了保证装配接触良好，首先要对垫铁进行标记，以防止反装；保证轴瓦位于工作位置后，对轴瓦工作的间隙、装配预紧力进行测量检查，一般采用压铅丝的方法测量，此时要避免测量过程造成瓦架变形，引起较大的测量误差；保证轴瓦接触面的干净、光滑，尽可能避免在运行是发生干摩擦、破坏表面油膜。对于最常见的可倾瓦装配，要注意其支承调整块的装配次序，即保证两块单圆面垫块圆面相对，双平头垫块放至可倾瓦块侧。严禁将不同的调整垫块错位装配，以免造成轴瓦的严重磨损。
2.5 检查机组的滑销系统可靠性
机组的滑销系统也是一项重点检查的内容。如果滑销系统过度膨胀，会影响轴承的标高位置，造成转子中心偏移；同时也会削弱轴承的支撑刚度，引发载荷的不均匀，这些都是振动产生的诱因。因此要在调整时重点检查低压缸、定子、高中压缸猫爪、箱体与台板的配合连接情况。除此以外，在检查对轮时，要注意保证对轮接触面的干净整洁，保证表面没有突起与毛刺，一切螺栓和零部件在拆卸时都应做好标记，防止回装时装错装反。
3 轴系中心的定位方法
轴系的定位，是指为了使转子和其外部构件如轴瓦、气封、隔板等的中心都保持一致，使运转过程中保持一定的间隙以保护润滑、减小摩擦而对轴系采取的定位方法。分为径向定位和轴向定位。
3.1 轴系的径向定位方法
径向定位是否可靠，影响着轴系气封间隙的合理性。在汽轮机的安装与检修过程中，受安装状态的影响，如在找中时已经安装的零件有所不同，使得汽缸的总体质量增加，刚度发生变化，进而使不同的找中时汽缸垂弧不相一致，甚至影响到所测得的气封凹窝的中心值。对于这类问题，需要放低压缸中心，使得拧上螺栓后汽缸的中心与转子的中心相匹配。
3.2 轴系的轴向定位方法
轴向定位是否可靠，影响高中压缸以及通流间隙的测量和调整。发电机转子与定子间足够的间隙，是转子对中良好，使转子能够在装配时恢复原位、拆装时及时脱开的保证。因此要使用刚性联轴器连接高中压转子与发电机转子，联轴器采用止口过盈配合并对中。
结语：总而言之，要想保证大容量多轴汽轮机的平稳运行，轴系中心作为关键的传动部件，其工作性能的改善始终是一项重点问题。汽轮机的振动归根结底就是由轴系或机体中心偏移，导致工作时转动惯量超出标准，进而产生的振动问题。因此在未来的工作改进中，主要目标仍是采用更加科学的手段分析多轴汽轮机的稳定性问题，提出更加科学的调中方法。本文仅针对汽轮机轴系振动的常见原因，提出了一些优化措施，对相关工作的改进具有一定的参考意义。
参考文献：
[1]贺海桃.某电厂600MW机组汽轮机轴系振动优化技术分析[J].华东科技：学术版，2017（6）：327-328.
[2]李彦军，王英杰.基于现场实测数据的汽轮机轴系找中方法分析[J].机械研究与应用，2017，30（3）：158-160.
论文作者:韦骁格
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/22
标签：转子论文; 汽轮机论文; 轴瓦论文; 中心论文; 汽缸论文; 机组论文; 发生论文; 《基层建设》2018年第4期论文;