汽轮机轴系各参数的监测

第二节 汽轮机轴位移的监视
一、汽轮机转子产生轴向位移的原因
汽轮机转子高速旋转，而汽缸及隔板是静止不动的，所以动静 部分之间必须留有一定间隙。
汽轮机叶片具有一定的反动度，叶片的叶轮前后两侧存在着压 差，形成一个与汽流方向相同的轴向推力；轮毂两侧转子轴的直径 不等，隔板汽封处转子凸肩两侧的压力不等，也要产生作用于转子 上的轴向力。所以转子受到一个由高压端指向低压端的轴向推力。 在这个轴向推力的作用下，转子就会产生轴向位移，使动静之间的 间隙减小甚至消失，这是绝对不允许的。因此要设法平衡轴向推 力，采取了高中压缸反向布置、中低压缸对称分流、开设平衡孔等 一系列措施，平衡部分轴向推力，其余的则由推力轴承来负担。
（2）隔板汽封磨损。隔板汽封磨损严重时，将使级间 漏汽增大，除影响经济性外，还会增加转子上的轴向 推力，以致引起推力瓦乌金熔化。
（3）滑销磨损。滑销严重磨损时，会影响机组的正常 热膨胀，从而会进一步引起更严重的事故。
（4）轴瓦乌金破裂，紧固螺钉松脱、断裂。 （5）转动部件材料的疲劳强度降低，将引起叶片、轮
盘等损坏。
（6）调速系统不稳定。调速系统不稳定，将引起调速 系统事故。
（7）危急遮断器误动作。 （8）发电机励磁机部件松动、损坏。
由上述可见，汽轮机运行中发生振动，不仅会影 响机组的经济性，而且会直接威胁机组的安全运行。 因此，在汽轮机启停和运行中，对轴承和大轴的振动 必须严格进行监视。如振动超过允许值，应及时采取 相应措施，以免造成事故。为此，一般汽轮机都装设 轴承振动测量装置和大轴振动测量装置，用于监视机 组振动情况。当振动超过允许极限时，就发出声光报 警信号，以提醒运行人员注意，或者同时发生脉冲信 号去驱动保护控制电路，自动关闭主汽门等，实行紧 急停机，以保护机组的安全。
快，将引起汽缸受热膨胀不均匀，或者滑销系统有卡涩 (设计、安装、运行原因)，使汽缸不能自由膨胀，均会 使汽缸对转子发生相对歪斜，机组产生不正常的位移， 造成振动。
（2）机组在运行中，若真空下降，将使排汽温度升高， 后轴承上抬，因而破坏机组的中心，引起振动。
（3）靠背轮安装不正确，中心没找准，因此运行时产 生振动，且此振动是随负荷的增加而增加。
6．由于水冲击而引起振动 当蒸汽带水进入汽轮机内发生水冲击时，将造成
转子轴向推力增大和产生很大的不平衡扭力，进而使 转子产生剧烈的振动，甚至烧毁推力瓦。
7．由于发电机内部故障而引起振动 如发电机转子与静子之间的空气不均匀、发
电机转子线圈短路等，均会引起机组振动。 8．由于汽轮机机械安装部件松动而引起振动
（4）机组在进汽温度超过设计规范的条件下运行，将 使其膨胀差和汽缸变形增加，如高压轴封向上抬起等。 这样，会造成机组中心移动超过允许限度，引起振动。
2．由于转子质量不平衡而引起振动 （1）运行中叶片折断、脱落或不均匀磨损、腐蚀、
结垢，使转子发生质量不平衡。
（2）转子找平衡时，平衡质量选择不当或安放位置 不当、转子上某些零件松动、发电机转子线圈松 动或不平衡等，均会使转子发生质量不平衡。
由于上述两方面的原因转出现质量不平衡时， 则转子每转一转，就要受到一次不平衡质量所产 生的离心力的冲击，这种离心力周期作用的结果， 就产生振动。
3．由于转子发生弹性弯曲而引起振动 转子发生弯曲，即使不引起汽轮机动静部分之间
的摩擦，也会引起振动。其振动特性和由于转子质量 不平衡引起振动的情况相似，不同之处是这种振动较 显著地表现为轴向振动，尤其当通过临界转速时，其 轴向振幅增大得更为显著。
汽轮机外部零件如地脚螺丝、基础等松动， 将会引起振动。
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（二）汽轮机振动过大的危害和监视措施
汽轮机运行中振动大小，是机组安全与经济运行 的重要指标，也是判断机组检修质量的重要指标。 汽轮机运行中振动大，可能造成以下的危害和后果： （1）端部轴封磨损。低压端部轴封磨损，密封作用被 破坏，空气漏入低压汽缸中，因而破坏真空；高压端 部轴封磨损，自高压缸向外漏汽增大，会使转子轴颈 局部受热而发生弯曲，蒸汽进入轴承中使润滑油内混 入水分，破坏了油膜，并进而引起轴瓦乌金熔化。同 时，漏汽损失增大，还会影响机组的经济性。
推力瓦
汽轮机在运行过程中，引起轴向推力增大的原 因有以下几方面：
1、汽轮机发生水冲击、蒸汽带水 由于含有大量水分的蒸汽进入汽轮机内，水珠冲击
叶片使轴向推力增大，同时水珠在汽轮机内流动速度 慢，堵塞蒸汽通路，在叶轮前后造成很大的压力差， 使轴向推力增大。
2. 隔板汽封间隙增大 由于不正确地启动汽轮机或机组发生强烈振动，将
4．由于轴承油膜不稳定或受到破坏而引起振动 油膜不稳定或破坏，将会使轴瓦乌金很快烧毁，进
而引起因受热而使轴颈弯曲，以致造成剧烈的振动。
5．由于汽轮机内部发生摩擦而引起振动 工作叶片和导向叶片相摩擦，以及通汽部分辐向
间隙不够或安装不当；隔板弯曲，叶片变形，推力轴 承工作不正常或安置不当，轴颈与轴承乌金侧向间隙 太小，等等，均会引起摩擦，进而造成振动。
一、机组振动原因、危害及应采取的措施
（一）汽轮机发生振动的原因
汽轮机组在启停和运行中产生不正常的振动是比较 普遍的现象，而且是一个严重的问题。产生振动的原因 是多种多样的，可以是某一个因素引起的，也可以是多 方面的因素引起的。一般说来，有以下几个方面的原因。
1．由于机组运行中中心不正而引起振动 （1）汽轮机启动时，如暖机时间不够，升速或加负荷太
隔板汽封的梳齿摩损，间隙增大，漏汽增多，于是使叶 轮前后压力差增加，致使轴向推力增大。
3. 动叶片结垢 蒸汽品质不良，含有较多盐分时，会使动叶片结垢。
动叶片结垢后，蒸汽流通面积缩小，引起动叶片前后 的蒸汽压差增大，因而增大了转子轴向推力。
叶片的结垢情况，可以由监视段压力的变化情况 判断出。为了监视监视段的压力变化，需要作出通流 部分清洁时的监视段压力与负荷的关系曲线。监视段 压力的最大增长值，一般来说，对于中压冲动式汽轮 机为15%，高压冲动式汽轮机为5%，有平衡盘的中压 反动式汽轮机为20%，有平衡盘的高压反动式汽轮机 为10%。