【文章內(nèi)容簡介】 2． 按工作原理 有蒸汽主要在各級噴嘴中膨脹的沖動式汽輪機；蒸汽在靜葉和動葉中都膨脹的反動式汽輪機；以及蒸汽在噴嘴中膨脹后的動能在幾列動葉上加以 利用的速度級汽輪機。 3． 按熱力特性 有蒸汽主要在各級噴嘴 (或靜葉 )中膨脹的沖動式汽輪機；蒸汽在靜葉和動葉中都膨脹的反動式汽輪機；以及蒸汽在噴嘴中膨脹后的動能在幾列動葉上加以利用的速度級汽輪機。 4． 按用途 可分為為電站汽輪機、工業(yè)汽輪機、船用汽輪機等。 5 5． 按汽缸數(shù)目 可分為單缸汽輪機、雙缸汽輪機和多缸汽輪機 。 6． 按蒸汽初壓分為低壓汽輪機、 中壓汽輪機、次高壓汽輪機、 高壓汽輪機、 超高壓汽輪機、亞臨界汽輪機和超臨界汽輪機。 （四）汽輪機 的 用途 汽輪機主要用作發(fā)電用的原動機，也可直接驅(qū)動各種泵、風(fēng)機壓縮機和船 舶螺旋槳等。還可以利用汽輪機的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要。汽輪機通常在高溫高壓及高轉(zhuǎn)速的條件下工作，是一種較為精密的重型機械，一般須與鍋爐（或其他蒸汽發(fā)生器）、發(fā)電機 (或其他被驅(qū)動機械 )以及凝汽器、加熱器、泵等組成成套設(shè)備，一起協(xié)調(diào)配合工作。 （五）汽輪機 的 發(fā)展?fàn)顩r 1． 國際上汽輪機發(fā)展?fàn)顩r （ 1） 1883 年瑞典工程師拉瓦爾設(shè)計制造出了第一臺單級沖動式汽輪機，隨后在 1884年英國工程師帕森斯設(shè)計制造了第一臺單級反動式汽輪機，雖然當(dāng)時的汽輪機和我們現(xiàn)在的汽輪機相比結(jié)構(gòu)非常簡單，但是從此推動了汽輪 機在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用，被廣泛應(yīng)用在電站、航海和大型工業(yè)中。 （ 2） 在 60 年代，世界工業(yè)發(fā)達(dá)的國家生產(chǎn)的汽輪機已經(jīng)達(dá)到500— 600MW 等級水平。 1972 年瑞士 BBC 公司制造的 1300MW 雙軸全速汽輪機在美國投入運行，設(shè)計參數(shù)達(dá)到 24Mpa，蒸汽溫度 538176。C ， 3600rpm； 1974年西德 KWU 公司制造的 1300MW 單軸半速（ 1500 rpm）飽和蒸汽參數(shù)汽輪機投入運行，； 1982 年世界上最大的 1200MW 單軸全速汽輪機在前蘇聯(lián)投入運行，壓力 24 Mp，蒸汽溫度 540176。C 。 （ 3） 目前世界各國都在研究大容量 、高參數(shù)汽輪機的研究和開發(fā)，如俄羅斯正在研究 2020MW 汽輪機 。 2． 我國汽輪機發(fā)展?fàn)顩r （ 1） 我國汽輪機發(fā)展起步比較晚。 1955 年上海汽輪機廠制造出第一臺6MW 汽輪機。 1964 年哈爾濱汽輪機廠第一臺 100MW 機組在高井電廠投入運行； 1972 年第一臺 200MW 汽輪機在朝陽電廠投入運行； 1974 年第一臺 300MW 6 機組在望亭電廠投入運行。 70 年代進口了 10 臺 200— 320MW 機組，分別安裝在了陡河、元寶山、大港、清河電廠。 70 年代末國產(chǎn)機組占到總?cè)萘?70%。 （ 2） 1987年采用引進技術(shù)生產(chǎn)的 300MW機組在 石橫電廠投入運行； 1989年采用引進技術(shù)生產(chǎn)的 600MW 機組在平圩電廠投入運行； 2020 年從俄羅斯引進兩臺超臨界 800MW 機組在綏中電廠投入運行。 （ 3） 上海汽輪機廠是中國第一家汽輪機廠，在 1995 年開始與美國西屋電氣公司合作成立了現(xiàn)在的 STC， 1999 年德國西門子公司收購了西屋電氣公司發(fā)電部， STC 相應(yīng)股份轉(zhuǎn)移給西門子。哈爾濱汽輪機廠 1956 年建廠，先后設(shè)計制造了我國第一臺 25MW、 50MW、 100MW 和 200MW 汽輪機， 80 年代從美國西屋公司引進了 300MW 和 600MW 亞臨界汽輪機的全套設(shè)計和制造 技術(shù)，于 1986 年制造成功了我國第一臺 600MW 汽輪機，目前自主研制的三缸超臨界 600MW 汽輪機已經(jīng)投入生產(chǎn)。東方汽輪機廠 1965 年開始興建， 1971年制造出第一臺汽輪機，目前的主力機型為 600MW 汽輪機。北京北重汽輪電機有限責(zé)任公司做為后起之秀，以 300MW 機組為主導(dǎo)產(chǎn)品，它是由始建于 1958 年的北京重型電機廠通過資產(chǎn)轉(zhuǎn)型在 2020 年 10 月份成立的又一大動力廠，目前 2 臺 600MW 汽輪機也已經(jīng)在今年投入生產(chǎn)。 （ 4） 目前中國四大動力廠以 300MW 和 600MW 機組為主導(dǎo)產(chǎn)品。 （六）汽輪機 的 優(yōu)點 與往復(fù)式蒸汽 機相比，汽輪機中的蒸汽流動是連續(xù)的、高速的，單位面積中能通過的流量大，因而能發(fā)出較大的功率。大功率汽輪機可以采用較高的蒸汽力和溫度，故熱效率較高。 二、汽輪機振動帶來的危害 我國北方城市由于水利資源較南方少，火力發(fā)電是城市用電的主要來源。電力供給是城市發(fā)展的關(guān)鍵，為了增加城市用電的穩(wěn)定，電廠維修部門都會定期對發(fā)電機組進行檢修與維護。汽輪機作為發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，其故障率的減少對于整個系統(tǒng)都有著重要的意義。汽輪機異常振動是發(fā)電廠常見故障中比較難確定故障的一種故障，振動過大可能造成嚴(yán)重 7 的危害，主要表現(xiàn)在以下 幾方面。 （一）使轉(zhuǎn)動部件損壞 。機組振動過大時，葉片、葉輪等轉(zhuǎn)動部件上會產(chǎn)生很大的應(yīng)力，導(dǎo)致疲勞損壞。 （二）使連接部件松動 。 機組發(fā)生過大的振動，將使與其相連的軸承、主油泵、凝汽器等發(fā)生強烈的振動，引起螺栓松動甚至斷裂，從而造成重大事故。 （三）使機組動、靜部分摩擦 。如軸端汽封及隔板汽封與油的摩擦，輕則使汽封磨損，間隙增大，漏氣損失增加，汽輪機相對內(nèi)效率降低，嚴(yán)重時會造成主軸彎曲。 （四）引起基礎(chǔ)甚至廠房建筑物的共振損壞。 （五）有可能引起危急保安器誤動作而發(fā)生停機事故。 汽輪機組發(fā)生異常振動，往往是設(shè)備 損壞的先兆或象征。劇烈的振動會損壞汽缸、軸承座、臺板和基礎(chǔ)之間的可靠連接，從而使振動進一步加劇。劇烈振動發(fā)展到一定程度會使機組動靜之間發(fā)生碰擦，嚴(yán)重時將導(dǎo)致大軸彎曲，而動靜相碰、大軸彎曲反過來又加劇了振動，產(chǎn)生惡性循環(huán)，最后可能引起汽輪機緊固件松弛、軸承烏金碎裂、軸承座基礎(chǔ)松動，甚至損壞整個機組和廠房建筑物。汽輪機發(fā)生劇烈振動、大軸彎曲的事故是比較典型的惡性設(shè)備損壞事故。 針對這樣的情況，加強汽輪機汽輪機異常振動分析，為發(fā)電企業(yè)誒秀部門提供基礎(chǔ)分析就顯得極為必要， 三、汽輪機發(fā)電機組振動的評價標(biāo)準(zhǔn) 汽輪機發(fā)電機組振動值一般用軸承的振幅或軸的振幅的大小來衡量。振動允許值隨機組的不同而不同，一般的振動標(biāo)準(zhǔn)見表（ 1） 雙 峰振幅是測點單峰振幅的二倍，也稱全振幅或峰 — 峰值，取軸承座垂直、 水平和軸向三個方面的最大測量值。 8 表（ 1）汽輪機發(fā)電機組振動標(biāo)準(zhǔn) 機組轉(zhuǎn)速（ r/min） 軸承的雙峰振幅（ mm） 優(yōu)秀 良好 合格 3000 1500 由于受到軸承及油膜剛度的影響，在軸承上測得的振幅不能完全反映出轉(zhuǎn)動部分的振動情況，因此還應(yīng)直 接測量轉(zhuǎn)子的振動數(shù)值做為標(biāo)準(zhǔn)才是合理的。隨著測量技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有直接測量轉(zhuǎn)子振動的非接觸式儀表，并在機組安裝使用。國家規(guī)定了 3000/min 汽輪機軸承和軸的振動標(biāo)準(zhǔn)，見表（ 2）。 表（ 2）軸承和軸的振動評價標(biāo)準(zhǔn) 評價 優(yōu) 良 正常 合格 需從新找平衡 允許短 時運行 立刻停機 全振幅 mm 軸承 5 ~ 5 ~ 軸 4 6 9 ~ — 四、汽輪機異常振動的可能原因 300MW 汽輪發(fā)電機組已經(jīng)是我國電網(wǎng)中的主力機組。當(dāng)前 ,國產(chǎn) 300MW汽輪機組多數(shù)采用雙缸 (高中壓合缸 )雙排汽、軸系四支承結(jié)構(gòu) （見圖 4） ,低壓轉(zhuǎn)子兩端軸承坐落在排汽缸上。經(jīng)過多年的現(xiàn)場試驗研究和理論分析 ,這種 300MW汽輪機組除了具有旋轉(zhuǎn)機械一般振動特性外 ,由于其自身結(jié)構(gòu)的特性 ,還有其獨特的振動現(xiàn)象 ,應(yīng)引起制造廠家、用戶和有關(guān)技術(shù)人員的注意 ,以確保機組的安全穩(wěn)定運行 9 （圖 4）國產(chǎn) N300MW 汽輪機組軸系示意圖 汽輪機異常振動的可能原因有一下 幾點： （一）汽輪機轉(zhuǎn)子塑性變形 —— 大軸彎曲 。 1． 汽輪機軸封、隔板汽封塊因安裝問題而使間隙太小時，運行時會產(chǎn)生動靜磨擦。因局部磨擦過熱膨脹，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲，若強行通過臨界轉(zhuǎn)速，則很容易產(chǎn)生永久性彎曲。 2． 汽缸受熱不均或汽輪機進冷水、冷汽時，會造成上下汽缸溫差過大，使汽缸產(chǎn)生熱變形或拱背彎曲，導(dǎo)致汽輪機軸端和隔板徑向間隙消失相碰。嚴(yán)重時汽缸下部積水較多，使高溫狀態(tài)的轉(zhuǎn)子接觸到冷水，轉(zhuǎn)子局部驟冷產(chǎn)生熱變形。 3． 汽輪機停用后消缺或盤車裝置存在問題，使盤車不正常，引起轉(zhuǎn)子熱彎曲、晃度值超標(biāo)。 （二）汽輪機轉(zhuǎn) 子動平衡校正精度不高，或轉(zhuǎn)子質(zhì)量平衡塊定位不牢固 ，造成轉(zhuǎn)子在升速時產(chǎn)生不平衡振動。 汽輪機運行中，轉(zhuǎn)子上葉片斷落，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生新的不平衡，且由于葉片斷落使轉(zhuǎn)子受到的蒸汽力不平衡而產(chǎn)生較大彎矩，這些原因都將引起汽輪機異常振動。 汽輪機作為熱能動力機械，在長期運轉(zhuǎn)過程中，由于蒸汽質(zhì)量質(zhì)量不好或鍋爐負(fù)荷急劇變化，都會造成汽輪機轉(zhuǎn)子結(jié)垢現(xiàn)象，導(dǎo)致葉片表面粗糙度增加，致使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生新的質(zhì)量不平衡引起汽輪機振動。所以 在大修期間，一般都要對汽輪機葉片上的結(jié)垢進行清理，在進行除垢時應(yīng)該保證除垢方法的正確性，同時要注意對整個轉(zhuǎn)子 都要進行除垢，這種轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生 10 新的質(zhì)量不平衡現(xiàn)象經(jīng) 長 在電廠發(fā)生過。 （三）滑銷系統(tǒng)存在問題 ，使汽缸膨脹受阻，軸承座標(biāo)高發(fā)生變化，引起軸系中心破壞。 眾所周知，汽輪機在起動、停機和運行時，汽缸的溫度變化較大，將沿長、寬、高幾個方向膨脹或收縮，因此，為保證汽缸定向自由膨脹，并能保持汽缸與轉(zhuǎn)子中心一致，避免因膨脹不均勻造成不應(yīng)有的應(yīng)力，同時也為了避免因膨脹不均勻而引起的機組振動，必須設(shè)置一套滑銷系統(tǒng)。在汽缸與基礎(chǔ)臺板間和汽缸與軸承座之間應(yīng)裝上各種滑銷系統(tǒng)，并使固定汽缸的螺栓留出適當(dāng)?shù)拈g隙，以保證汽缸自由膨脹，以保 持機組中心不變。 不論是汽輪機還是發(fā)電機，當(dāng)機組帶負(fù)荷受熱后都要產(chǎn)生膨脹，而又不能讓其自由膨脹，滑銷系統(tǒng)就是用于引導(dǎo)機組膨脹的。當(dāng)由于某種原因使滑銷系統(tǒng)卡澀時，機組的膨脹就會受到限制，當(dāng)機組的膨脹受到限制時就會引起機組較大的振動，嚴(yán)重時以至于不能開機或者引起動靜碰磨，從而