摘要：汽轮机属于大型高速转动精密机械，结构设计复杂，安装工作涉及工序多，难度大，精度要求高。汽轮机运行振动大小是衡量汽轮机安装质量最重要的一项指标，该指标的优劣，直接影响汽轮发电机组的长期安全稳定运行，因此在汽轮机安装过程中，必须严格控制施工质量，尤其是重点对那些与机组运行振动密切相关的工序环节进行严格质量控制，确保汽轮发电机组机组运行振动在允许范围内。
关键词：汽轮机 安装 振动 控制
汽轮发电机组运行过程中产生振动超标的情况时有发生，造成振动的原因很多，但总的归纳起来不外乎分为三类：首先是设备制造方面的原因，包括汽轮机的结构设计方面；其次是机组安装过程的质量问题造成；最后是汽机运行操作原因，汽轮机启动、升速、并网及升负荷过程未严格按照制造厂运行说明书的相关要求进行等。随着我国工业设计制造水平的大幅度提高，高精度数控车床等先进加工设备的普及运用，设备制造水平较90年代以前有了极大的提高，加之制造企业质量管理水平的提高，基本已不存在由于设备制造原因造成的汽轮机运行振动问题；因运行操作方面的原因造成振动虽经常发生，但只要未造成设备的损坏，其原因分析和处理都较为容易；而现场安装由于环境条件、管理水平、施工人员的技能水平等涉及的影响因素众多，控制难度较大，容易发生因安装质量问题引起汽轮机运行振动，且事后的分析、处理都较为麻烦。下面主要就汽轮机安装过程中，与产生运行振动密切相关的一些主要环节做如下分析和阐述。
1、基础处理
汽轮发电机基础土建浇筑完成并养护合格后，台板支撑无论设计是采用垫铁还是砂浆垫块方式，基础表面的浮浆层都必须进行彻底清除。汽轮机设备整体安装完成后有近千吨的自重作用于基础之上，高速转动过程中对基础还要产生一个振动作用力，而这部分浮浆层因强度低，在动载荷作用下发生破坏，从而造成局部设备标高变化，整个轴系中心发生改变，引发机组运行振动。在处理浮浆层时，注意不能简单的对基础表面做打麻面处理，必须将浮浆层全部剔除。一般来说，浮浆层厚度为2-5mm，但为稳妥起见，可将基础表面整体剔除1-2cm，剔除后应能见混凝土中碎石为准。对于采用垫铁设计的基础，还必须按照规范要求，将垫铁下方基础混凝土凿平，垫铁与基础必须接触密实，通过红丹着色检查，接触面积达到75％以上，凿平处长宽方向尺寸要大于垫铁长宽约20～30mm，便于垫铁位置微调。我们常说的“万丈高楼平地起”，也就是强调基础稳固的重要性，没有一个稳固的基础，是谈不上设备的稳定运行的，尤其是汽轮机这种高精密的高速转动机械更加需要一个稳固的基础。因此，汽轮机安装做好基础处理环节非常重要。
2、台板及轴承座安装
汽轮机垫铁、台板及轴承座安装，从制造厂及电力规程规范要求上来说，重点强调的一个问题就是接触必须密实，无论是垫铁与垫铁之间、垫铁与台板之间、台板与汽缸或轴承座之间都存在接触，对这些接触面的接触质量标准，都做了具体规定。这些要求都必须要去重点控制和满足。其道理和基础处理一样，如果这些设备之间的面接触变成了线接触或少量的点接触，在短时间内或许不会出现问题，但随着机组的运行振动或不均匀磨损，必然会发生局部的标高、位置变化，从而造成机组轴系中心的变化，使机组运行振动超标。在安装过程中，这里要重点注意两个方面的工作，一方面是在机组水平、扬度、负荷分配及轴系中心初找并定缸，且消除台板与汽缸（或轴承座）接触间隙后，每组垫铁最上面一块的顶面与台板底面之间必定出现间隙，这时的接触基本上在一条线上，属于线接触，这种接触质量是远远满足不了要求的。此时，现场必须要通过着色法对研，消除垫铁与台板间接触面间隙，并使接触面积达到75%以上；另一方面，由于目前几乎所有大型机组已经将以前常采用的铸铁台板改进为钢板加工的柔性台板，而柔性台板在现场进行台板与汽缸或轴承座接触检查时，由于塑性变形等原因，自重状态下检查通常是达不到标准要求的，此时不能盲目的按照老办法，用磨光机进行打磨研刮处理，而应该采用在台板上加压后再次检查。其原因在于柔性台板较铸铁台板整体刚性小，可以通过下部垫铁的调整，使台板局部变形保证台板与轴承座表面的贴合严密，只要台板表面在制造厂内加工没有大的局部凹坑等缺陷，现场通过加压检查都是能达到规范要求的质量标准的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用手工打磨出来的接触面，虽然表面上看接触面积满足标准要求了，其实这样处理出来的面始终是点接触，点接触的质量是不如制造厂机械磨削加工出来的面接触质量好的。
3、滑销系统的检查与安装
汽轮机滑销系统是控制机组热态下缸体只能按照设计允许的方向膨胀，从而确保机组在高温条件下，轴系中心保持不变，机组转动（转子）、静止（隔板、汽封套）部件间的相对尺寸变化在允许范围内，不因金属热态膨胀而发生动、静摩擦，是保证机组热态安全、可靠运行的重要设计。
滑销系统的结构设置，不同的汽轮机制造单位、不同机组容量有一定的区别，但原理和目的都是一样，即引导控制汽轮机组热态膨胀的方向和转子膨胀相适应。汽轮机滑销间隙设计值各类型汽轮机也几乎相同，为0.06-0.08mm，该间隙既要保证汽缸能够沿设计方向顺利滑动膨胀，又要保证汽缸隔板与转子在纵向、横向中心的相对稳定。我们在实际安装中，必须确保配准该间隙值在设计允许范围内，且一般做到上限值，即保证机组热态能够顺利膨胀更为重要，过小的间隙将造成滑销热态卡涩，使汽缸膨胀不畅。间隙偏大的后果是转子和隔板横向中心的变化加大，由于一般汽封间隙的设计最小值为0.25mm,因此横向中心变化加大几丝不会对机组的稳定运行产生大的危害，而汽缸热态膨胀一旦受阻，将造成动静部分轴向相对尺寸变小，严重的甚至发生汽缸变形，出现动静部件摩擦，随之而来就是机组振动急剧增大，直至振动保护动作跳机。因此滑销系统的间隙控制对机组运行振动和安全至关重要。
4、汽封安装及间隙值控制
汽封的作用是减少高温高压蒸汽在汽缸各级隔板间的无功泄漏，从而提高机组整体热效率，是汽轮机安装过程中的一个重要控制工序。汽轮机制造厂都会在图纸中给予明确一个汽封间隙值及允许偏差范围，根据汽缸不同部位而设计值不同。这个间隙值，对运行影响有其两面性：间隙过大，造成漏气损失大，降低机组热效率；间隙过小，容易产生动静摩擦。而机组运行一旦发生动静摩擦，转子摩擦部位温度急剧升高，使转子发生弯曲变形，立即反映到机组振动值上。轻微摩擦造成振动跳机，严重摩擦将对转子造成永久损坏。因此，在调整汽封间隙时，应该在首要保证机组安全、可靠运行的前提下尽量将汽封间隙做小，同时须确保测量的准确性。目前，随着金属材料的技术进步，在部分机组上汽封片采用耐高温软质合金，即汽封齿材料的的硬度低于转子硬度，在汽封与转子发生摩擦时，转子因硬度高不会造成损坏，汽封齿因硬度低发生磨损，但仍然会由于摩擦部位的转子热弯曲，造成振动跳机。在安装此类型机组时，可尽量将汽封间隙值做到设计最下限，但在机组首次起动阶段，可能反复因摩擦发生跳机，直至汽封齿磨损后汽封间隙增大而不再发生动静摩擦。
5、轴系找中心及对轮连接
轴系中心连接的理想化效果是将整个轴系连接成一条光滑的曲线（挠度曲线），连接点无错位和弯折，即相当于形成了一根整轴，达到了这种效果，可以使高速转动的轴系振动达到最小。因此在安装阶段，轴系中心调整和连接是对机组振动有着最为重大和直接的影响因素，必须要对其进行重点控制。
在轴系连接前，须严格按照制造厂的设计要求调整对轮的中心、端面张口值，偏差控制在设计允许范围内。更为重要的质量控制点是对轮连接后的同心度指标，该指标越好，即两对轮不同心度数值越小，轴系运行振动值将越小。在安装过程中往往仅注重连接前的中心调整，而忽略了连接后的同心度变化。尤其是有些类型机组，对轮之间采用无止口设计，在对轮螺栓紧固过程中，对轮端面因受径向分力而出现径向滑动，造成同心度变化很大，大大超过了规范要求的变化不大于0.02mm的标准。出现这种情况，必须将对轮解开，重新连接，直到经测量达到规定的同心度。其原因在于，对轮连接后的同心度数值才是确保轴系形成一条光滑曲线的指标，而连接前的对轮中心偏差，影响的是转子负荷在轴承上的分配。因此必须确保对轮连接后同心度质量。
结束语
汽轮机安装过程中每一道工序，几乎都会直接或间接的影响机组运行振动，只是影响的大小和严重程度有所不同，诸如隔板中心偏差、对轮螺栓的的重量偏差这些因素都会对机组振动带来影响，这里就不再一一进行分析。给出上述分析的目的是让施工人员不仅掌握图纸规范的相关要求，还要清楚为什么会有这些要求，理解这些要求重要性和危害性，做到知其然而知其所以然，才会在工作中更加重视对这些标准和要求的控制，安装出振动指标优良的汽轮发电机组。
论文作者:陈恭
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/27
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