引起蒸汽轮机机组异常振动的因素多种多样,但从形成原因来看有三大类。
a.结构方面的原因
即与机器设计、构造方面的缺点有关,这种原因是由制造厂带来的,如果不从结构方面采取措施不易消除。
b.安装方面的原因
机器在组合装配和现场安装方面的缺点造成的,这种异常振动如果确实找到原因的话,通过检修或重装可以消除。
c.运行方面的原因
由于机器不正确的运行操作造成的,或者由于机器损伤或过度磨损形成的。这种原因通过正确操作、检修是可以克服的和避免的。
结构方面的原因,属于设计,制造方面的问题,主要由制造厂形成的,后两种原因则与使用厂有关。
d.安装方面的原因
属于安装方面的原因,会造成新安装后或检修后的机组在投入运行时发生异常振动,这种振动还会随着继续运行而加剧。造成振动的原因不仅是蒸汽轮机方面的安装质量,也可能在压缩机、联轴器、变速器甚至在管道或基础方面,这种原因从大的方面可以分成以下几种。
(1)转动部分平衡的不正确。
(2)蒸汽轮机、变速器、压缩机等对中不好。
(3)机组附属转动件,如调速器、主轴带动的油泵、危急保安器等部件平衡的不好,安装不良。
(4)受热的机件安装的不正确,在冷态安装时没有考虑它们热态工作时的自由热膨胀、热变形,使得机件在受热工作时不能自由膨胀而变得有些弯曲,破坏平衡。如各种轴在受热无处膨胀时,将被顶弯,失掉平衡,造成振动;机壳受热不能自由膨胀时,也会变形引起振动。
(5)某些机件配合尺寸不符合要求,如轴封片与轴颈配合间隙不对,配合过紧,则在受热时轴颈与密封片相摩擦,引起振动。
(6)轴承有缺陷,如轴瓦巴氏合金脱层、龟裂;轴承与轴瓦安装间隙不合适;瓦壳在轴承座中松动;轴承动态性能不好,发生半速涡动或油膜振荡等,造成振动。
(7)机组基础不符合要求或基础下沉,都会使机组发生振动。
e.运行方面的原因
属于运行方面的原因主要可以分为以下几种:
(1)汽轮机汽缸保温不良、在启动前预热的不充分或者不正确,因而造成蒸汽轮机在启动时转子处于弯曲状态。
(2)固定在蒸汽轮机转子、联轴器、变速器齿轮轴上的某些转动零件松弛、变形或者位置移动,引起回转体的重心位置改变加剧振动,如叶轮和轴结合松动、某些部分变形等。一些有严格重量要求的回转零件,如联轴器个别螺栓更换而又未做平衡试验,也会破坏平衡,加剧振动。
(3)回转部件的原有平衡被破坏,如叶片飞脱,叶片或叶轮腐蚀严重,叶轮破损,轴封损坏,叶片结垢,个别零件脱落,以及静止部分与转动部分发生摩擦等等。
(4)启动前预热不均匀,机壳产生变形,使机组内动静部件间隙不均匀,甚至产生摩擦,引起振动。
(5)蒸汽管路或气体管路对机组的作用力,使机组变形、移位;管路与机组联接不合要求等等也都造成振动。
(6)轴承润滑不够或不适当,油泵工作不稳定,或者油膜不稳定。
(7)新蒸汽等运行参数与要求值偏差太大。新蒸汽参数偏差过大而末及时调整,使蒸汽轮机部件热膨胀及热应力变化剧烈;汽压、汽温过低未及时采取措施;排汽缸温度过高引起汽缸变形等等。
(8)机组运行转速离实际临界转速太近、机组某部件的固有振动频率等于或低倍于蒸汽轮机运行频率,使部件或蒸汽轮机发生共振。
(9)蒸汽轮机内部转动部件与汽封偏心,产生蒸汽自激振荡引起振动。