机械设备安装过程中的调试问题

吴宝宏

摘要:随着市场经济的不断深入,基础建设的飞速发展,机电类工程建设也在快速发展,机械设备安装的调试问题也备受重视。本文根据机械设备安装工程施工,重点探讨了机械设备安装过程中的调试。

关键词:机械设备;安装;调试

前言：机械设备在安装过程中,通常要进行单机调试和联动调试,其目的是验证设备正常工作的可靠性,但是,在实际工作中常常要面对很多意想不到的异常现象。只有对在实际工作中对这些“异常现象”进行有效的分析和处理,才能使机械设备安装工程正常运行。

一、机械设备安装简介

机械设备安装是设备由生产厂运输到施工地点,借助一些工具和仪器,经过必要的施工,将设备正确地安装到预定的位置上,并通过调试运转达到使用条件。一台机械设备能否顺利投入生产,能否充分发挥它的性能,延长设备的使用寿命和提高生产产品的质量,在很大程度上决定于机械设备安装的质量。

1.机械设备安装的一般过程

各种机械设备的安装工序一般必须经过:吊装运输、设备开箱检验、放线就位、设备固定、清洗、零件装配和部件组装调整、试运转及工程验收等。所不同的是,在这些工序中,对不同的机械设备采用不同的方法,例如,在安装过程中,对大型设备采取分体安装法,而对小型设备则采用整体安装法。

2.机械设备安装的施工内容

主要包括设备的起重和运输、机械设备整体与零部件组装、管配件的安装、切割和焊接、各种容器内部零件的装配、电动机的安装、仪器仪表和自动控制装置的安装调试、试压以及试运等工作。

3.机械设备安装施工要求

首先要严格保证设备安装的质量,要按设计图纸、设备结构图、安装说明书和施工验收规范、质量检验评定标准以及操作规程进行正确的施工,其次还要采用科学的施工方法,加快工程进度,保证按期投入生产。

二、机械设备安装过程中的调试

1.轴承温度过高

风机轴承温度异常升高的原因有三类:润滑不良、冷却不够、轴承异常。离心式风机轴承置于风机外,若是由于轴承疲劳磨损出现脱皮、麻坑、间隙增大引起的温度升高。一般可以通过听轴承声音和测量振动等方法来判断,如是润滑不良、冷却不够的原因则可通过目测、手模等直观方法判断。而轴流风机的轴承集中于轴承箱内,置于进气室的下方,当发生轴承温度高时,由于风机在运行,很难判断是轴承有问题还是润滑、冷却的问题。实际调试运行中应先从以下几个方面解决问题。

第一,加油是否恰当应当按照生产厂家说明书规定要求给轴承箱加油。轴承加油后有时也会出现温度高的情况,主要是加油过多。这时现象为温度持续不断上升,到达某点后(一般在比正常运行温度高l0—l5℃)就会维持不变,然后会逐渐下降。

第二,冷却风机小冷却风量不足。引风机处的烟温在120—140℃,轴承箱如 果没有有效的冷却。轴承温度会升高。比较简单同时又节约用电的解决方法是在轮毂侧轴承设置压缩空气冷却。当温度低时可以不开启压缩空气冷却,温度高时开启压缩空气冷却。确认不存在上述问题后再检查轴承箱。

2.轴承振动

风机轴承振动是运行中常见的故障。风机的振动会引起轴承和叶片损坏、螺栓松动、机壳和风道损坏等故障,严重危及风机的安全运行。

风机本身引起振动风机振动,一般来说其振动源来自本身。如转动部件材料的不均匀性;制造加工误差产生的转子质量不平衡;安装、检修质量不良;负荷变化时风机运行调整不良;转子磨损或损坏,前、后导叶磨损、变形:进出口挡板开度调节不到位;轴承及轴承座故障等等。都可使风机在很小的干扰力作用下产生振动。对此,在风机运行过程中。必须采取一系列相应的处理措施减小或消除震动,如风机叶轮和后导叶进行了防磨处理,轴承使用进口优质产品,轴承箱与芯筒端板的连接高强螺栓采取了防松措施,对芯筒的支撑固定进行了改进,增加拉筋;严格检修工艺质量,增加风机运行振动监测装置等等。

风道系统振动导致风机的振动烟道、风道的振动通常会引起风机的受迫振

动。这是生产中容易出现而又容易忽视的情况。风机出口扩散筒随负荷的增大。进、出风量增大。振动也会随之改变,而一般扩散筒的下部只有4个支点,另一边的接头石棉帆布是软接头。这样就使整个扩散筒的60%重量是悬吊受力。针对这种状况,在扩散筒出口端下面增加一个活支点,可升可降可移动。当机组负荷变化时,只需微调该支点,即可消除振动。

3.喘振

在风机运转过程中,当流量不断减少到Qmin值时,进入叶栅的气流发生分离,在分离区沿着叶轮旋转方向并以比叶轮旋转角速度小的速度移动,这就是旋转脱离。当旋转脱离扩散到整个通道,会使风机出口压力突然大幅度下降,而管网中压力并不马上降低,于是管网中的气体压力就大于风机出口处的压力,管网中的气体倒流向风机,直到管网中的压力下降至低于风机出口压力才停止。接着,鼓风机又开始向管网供气,将倒流的气体压出去,这又使机内流量减少,压力再次突然下降,管网中的气体重新倒流至风机内,如此周而复始,在整个系统中产生周期性的低频高振幅的压力脉动及气流振荡现象,并发出很大的声响,机器产生剧烈振动,以至无法工作,这就是喘振。是否进入喘振工况,可根据风机运转的不同情况判断。

第一,听测风机出气管道的气流噪音。在接近喘振工况时,出气管道中气流发出的噪音时高时低,产生周期性变化。当进入喘振工况时,噪音立即剧增,甚至有爆音出现;

第二,观测风机出口压力和进口流量变化。正常工作时其出口压力和进口流量变化不大,当进入喘振区时,二者的变化都很大;

第三,观测机体的振动情况。进入喘振区时,机体和轴承都会发生强烈的振动。防止喘振主要方法是采用出风管放气。在出风管上设旁通管,一旦风量降低至Qmin值,旁通管上的阀门自动打开放气,此时进口的流量增加,工作点可由喘振区移至稳定工作区,从而消除了进气流量小、冲角过大引起失速和发生喘振的可能性。在采用进口导叶片调节风量时,随着工况变化,导叶旋转改变通道面积适应新工况的要求,从而避免气流失速,可有效防止风机喘振。

4.动叶卡涩

轴流风机动叶调节是通过传动机构带动滑阀改变液压缸两侧油压差实现的。

在轴流风机的运行中,有时会出现动叶调节困难或完全不能调节的现象。出现这种现象通常会认为是风机调节油系统故障和轮毂内部调节机构损坏等。但实际中通常是另外一种原因,在风机动叶片和轮毂之间有一定的空隙以实现动叶角度的调节,但不完全燃烧造成碳垢或灰尘堵塞空隙形成动叶调节困难。动叶卡涩的现象在燃油锅炉和采用水膜除尘的锅炉比较普遍,解决的措施主要为:

第一,调试运行中尽量使燃油或煤燃烧充分,减少炭黑,适当提高排烟温度和进风温度,避免烟气中的硫在空预器中的结露。

第二,在叶轮进口设置蒸汽吹扫管道,当风机停机时对叶轮进行清扫,保持叶轮清洁,蒸汽压力≤0.2mpa,温度≤200℃。

第三,适时调整动叶开度,防止叶片长时间在一个开度造成结垢,风机停运后动叶应间断地在0～55°活动。

第四,经常检查动叶传动机构,适当加润滑油。

总之,随着我国机械制造水平的提高,各类机械设备的性能、效率和可靠性正在赶超或超过国外同类产品,但在实际调试运行中发生故障的情况仍较多,完善系统设计、做好调试运行前的各项工作,密切注意机械设备,在运行过程中的异常现象,加强维护工作等都是提高机械设备可靠性的关键。

参考文献:

[1]秦付良.实用机电工程安装技术手册.中国电力出版社,2006

[2]王丽娜.机械设备安装试运行故障情况分析.民营科技.2009,02

技师专业论文

题目： 机械设备安装过程中的调试问题

姓名：吴宝宏

职业：装配钳工

单位：苏州龙冶冶金机械设备有限公司

二0一0年十月二十日

第二篇：装配钳工二级技师考核论文

装配钳工二级技师资格考评论文

论文题目：汽轮机振动原因解析及调整

论文 作者： 余 康

职业技能鉴定等级： 二级技师

单位 名称：南京汽轮电机集团责任有限公司

单位 地址：中央北路80号

指导 老师： 朱雪青

二Ｏ一三年四月

装配钳工二级技师资格考评论文

论文题目：汽轮机振动原因解析及调整

单位 名称：南京汽轮电机集团有限责任公司

论文 作者： 余 康

二Ｏ一三年四月

摘 要： --------------------------------第1页 目 录 关 键 词 ：---------------------------------第1页 前 言：----------------------------------第1页 论文正文：

一、设计制造方面------------------------第1页

二、安装和检修方面----------------第

三、运行方面-------------------------第

四、 总结事例分析-----------------第2--5页 5--6页 6--9页

9页 五、 结论-----------------------------------第

参考文献： -----------------------------------第9页

摘 要

汽轮发电机组在设计制造、安装、检修和运行几个方面都有可能引起轴承的振动，并简单介绍了汽轮发电机组的振动机理及影响因素。

关键词

汽轮发电机组；振动；影响因素

前 言

汽轮发电机组轴承振动的大小直接关系到机组能否安全运行，而对于发电厂来说安全运行能带来最大的经济效益。引起汽轮发电机组轴承振动过大或者异常的原因有很多，既有设计制造方面的原因；也有运行方面的原因；还有安装和检修等方面的原因。下面就这几个影响因素分别进行一个简单的介绍。

一、设计制造方面

汽轮发电机转子是一个高速旋转的机械，如果转子的质心与旋转中心不重合则会因为转子的不平衡而产生一个离心力，这个离心力会对轴承产生一个激振力而使之引起机组振动，如果这个离心力过大，则机组的振动就会异常。所以，汽轮发电机转子在装配时每装配一级叶片都应该对该级叶片进行动平衡试验，整个转子装配完成后在出厂之前还应该对整个转子进行低速和高速动平衡，以确保转子的不平衡量在一个合格的范围内。

在厂家制造过程中，产生汽轮发电机转子不平衡量较大的原因主要是机械加工精度不够和装配工艺质量较差，所以必须提高机械加工精度，同时保证装配质量，从而才能保证转子的原始不平衡量较小。另外，如果机组的设计不当也会引起机组的振动。例如，在设计阶段机组支持轴承的选用也是非常重要的，如果轴承选取不当，也会因为轴承的稳定性较差，汽轮发电机转子哪怕是极小的不平衡量也会引起机组较大的振动；

轴承的油膜形成不好也极易诱发油膜振荡而产生振动。

二、安装和检修方面

汽轮发电机组在安装和检修过程中的工艺质量对机组振动的影响非常大，根据对现场机组振动的分析，很多汽轮发电机组的轴承振动过大都是由于安装和检修不当引起的，或者说机组的振动很多时候都是可以通过安装或检修来解决的。针对现场的安装和检修情况，下面重点介绍对机组振动有明显影响的几个因素。

1） 轴承的标高

不管是汽轮机还是发电机转子，其两端都是由轴承支撑的，如果两端的轴承标高不在设计要求的范围内，那么转子两端轴承的负荷分配就不合理。负荷较轻的一边，轴瓦内的油膜将会形成不好或者根本不能建立油膜，这样就会诱发机组的自激振动、油膜振动和汽流激振等；而负荷较重的一边，由于吃力太大，会引起轴瓦温度升高，当轴瓦乌金温度达到一定值时，很容易产生轴瓦乌金过热现象，从而造成机组的振动。

因此在汽轮发电机组大修或者安装时，应该根据制造厂家的技术要求，再结合现场的实际情况对机组轴承标高进行认真的调整。因为制造厂家提供的数据是根据机组冷态时的情况再综合一般机组受热后膨胀的情况得出的，由于各台机组的实际情况不尽相同，因此受热后的膨胀也不完全一样，所以必须结合各厂的实际情况对机组轴承标高进行调整。

2） 轴承自身特性

轴承自身特性对机组振动的也会产生影响，主要包括轴瓦的紧力、顶隙和连接刚度等几个方面。轴瓦紧力和顶隙主要影响轴承的稳定性，如果轴承的稳定性太差，在外界因素的影响下容易使机组振动超标。轴承的连接情况主要对轴承刚度产生影响，若轴承刚度不够，在同样大小的激振力下引起的振动较大，所以必须将轴承各连接螺栓拧紧。在现场，经常发现由于连接螺栓未拧紧而引起振动的现象。如下图，标识n为轴与轴瓦的顶部间隙，f为轴瓦与球，球与球面座的紧力尺寸，i为转子与

轴瓦的两侧间隙，k为轴承垫块与轴承座底部间隙，为转子未下入轴瓦时

的间隙，下入转子后该垫块应保证接触面积大于75%。

径向支撑轴承

3） 机组中心

严格来讲，机组中心应包括转子与汽缸或静子的同心度、支撑转子各

轴承的标高、轴系连接的同心度和平直度。关于轴承标高对机组振动的

影响，前面已经讲到。现重点介绍其它的两个方面：

如果转子与汽缸或静子的同心度偏差过大，则可能会引起汽流激振、

电磁激振和动静碰磨。若发生碰磨，则会使转子发生热弯曲而引起不稳

定普通强迫振动。当联轴器法兰外圆与轴颈不同心、联轴器法兰止口或

螺栓孔节园不同心、端面瓢偏、连接螺栓紧力明显不对称时，不论圆周

和端面中心数据调整的如何正确，当把连接螺栓拧紧后，都会使轴系不

同心和不平直。当转子处于旋转状态时，轴系同心度和平直度会直接产

生振动的激振力，引起机组的振动。

4） 滑销系统

不论是汽轮机还是发电机，当机组带负荷受热后都要产生膨胀，但

是不能让其自由膨胀，滑销系统就是用于引导机组膨胀的。当由于某种

原因使滑销系统卡涩时，机组的膨胀就会受到限制，当机组的膨胀受到

限制时就会引起机组较大的振动，严重时以至于不能开机或者引起动静

碰磨，从而造成更大的破坏。由于膨胀受到限制而无法开机的现象在现场经常出现，因此在检修和安装期间应该对此引起高度重视。

5） 动静间隙

汽轮机转子与汽缸和汽、轴封之间以及发电机转子与静子之间都存在间隙。当汽轮机转子与汽缸之间的间隙过大时，汽轮机内效率会降低；当汽轮机与轴封之间的间隙过大时可能会引起蒸汽外漏或者空气内漏，从而影响机组的效率和真空；当发电机转子与静子之间的间隙过大时同样会影响发电机的效率。但是，它们之间的间隙又不能过小，否则将引起动静碰磨，会使机组的振动超标。因此合理调整隔板汽封、端部汽封以及发电机转子与静子之间的间隙是非常重要的。如下图所标识a与b

除垢，否则可能会在转子上产生新的质量不平衡，这种现象曾经在有的电厂发生过。

7）转子中心孔

现代汽轮机转子大轴大都留有中心孔，在中心孔两端用堵头封堵，在检修期间如果不慎让异物（包括油、水等）进入中心孔，在转子装复回原后开机，机组肯定会出现振动异常的现象。

8） 活动部件

检修期间如果有活动部件进入汽轮机，大修后开机活动部件可能在汽流的冲击下撞伤甚至损坏汽轮机叶片，从而造成严重的事故，并引发机组振动；如果发电机内存在活动部件，一方面可能一起发电机内部短路，另一方面可能引起机组振动的不稳定，这将会对机组振动的诊断带来困难。

三、运行方面

如果在机组设计制造、安装和检修期间各方面都能保证质量，那机组就不会发生振动大而影响运行了吗？答案是否定的，机组的振动除了与上面阐述的各方面因素有关外，还与机组的运行状况存在很大的关系。

1） 机组膨胀

前面已经讲到，机组的滑销系统对机组振动的影响情况，而机组的膨胀是受其滑销系统制约的。当滑销系统本身不存在问题时，如果运行人员操作不当，机组也会出现膨胀不畅的问题。最明显的例子是在开机过程中，当机组的暖机时间不够或者升速加负荷过快，则机组各部分的膨胀就不一样，这样一方面会产生热应力，减少机组的寿命；另一方面就会引起过大的膨胀差，从而影响机组的开机过程。当机组的膨胀不充分时，极易引起机组的动静碰磨而产生振动。

2）润滑油温

轴颈在轴瓦内的稳定性如何决定了机组诱发振动的可能性有多

大，当稳定性太差时，外界因素的变化很容易引起机组振动的产生。而润滑油在轴瓦内形成的油膜如何又是影响转子稳定性的一个重要影响因素，油膜的形成除了与轴承乌金有关外，还有一个重要因素就是润滑油油温，润滑油油温应该在一个合理的范围内，过高过低都对油膜的形成不利。

3）轴封进汽温度

每一轴封的进汽温度都不一样，在运行规程所允许的范围内调整

轴封进汽温度会对机组的振动产生一定的影响。轴封进汽温度对机组振动的影响主要表现为进汽温度对轴承座标高的影响和温度对端部汽封处动静间隙的影响，这两方面对机组振动的影响机理在前面已经述及。

4）机组真空和排汽缸温度

机组真空和排汽缸温度总是相辅相成的，其中一个因素的变化必然引起另一个因素的改变。对于轴承座坐落在排汽缸上的机组来说，排汽缸温度的变化主要表现在对轴承座标高的影响上，所以会对机组的振动产生影响。

5）发电机转子电流

当电流通过发电机转子时会产生热量，这部分热量就要会使发电机转子产生膨胀，当发电机转子本身存在一定量的质量不平衡时，由于膨胀会使该不平衡量产生的力矩发生改变，从而引起机组的振动变化；当发电机转子自身存在膨胀不均时，即使冷态情况下质量平衡较好，也会由于膨胀的不均匀性产生动态的质量不平衡，而这一质量不平衡在发电机转子恢复到冷态时也会随之消失。

另一方面，如果发电机转子内部本身存在短路情况，当电流通过发电机转子时会产生局部放热过大的现象，此处的转子由于受到较多的热量堆积而使膨胀较大，这就与其他地方的膨胀产生差别，又会形成一动态的质量不平衡。

6）断叶片

当汽轮机发生断叶片时，转子的质量分布明显发生改变，因此机组的振动会发生明显的变化，这种情况在现场有时可能不会被察觉，因为振动的变化既包括振动大小的变化也包括振动相位的变化，而现场大多数仪表只能监视振动大小的变化。为了尽量避免断叶片的现象发生，除了在设计制造和安装检修期间采用适当的措施来保证外，运行中在增减机组负荷时应尽量平稳。

四 、总结事例分析

以上是从设计、安装、检修和运行三个方面对汽轮发电机组的振动原因进行分析，那么现在我们结合一个现场处理振动的事例进行对振动更直观的分析。

：梅县发电厂，型号：N50-8.83/535-Ⅱ型(单缸冲动冷凝式)，发电机前轴承(＃3轴承)振动曾出现顶部轴向振动高达0.2--0.22mm，在第一次处理理好后，一直运行较好，四个月后开始顶部轴向振动再次超标，因机组发电任务较重且振动在0.04--0.06mm波动，所以一直运行至振动再次加剧才利用小修进行处理。该机组＃3轴承的基础台板紧固螺丝在轴承座的底部，如要加紧基础台板螺丝得将轴承座移出，露出台板螺丝后才能进行松动处理。

根据现场操作人员的告知运行实际状况和数据记录对存在问题进行分析开始＃3轴承振动逐渐增大超标，特别是轴向振动增大较多，根据测量情况发现测量的多个测量点轴承顶部轴向振动高达0.089mm；轴承座各中分面测点的振动差值不大，而轴承座台板测点分别与水泥基础测点的差值高达0.012mm，均大于0.005mm，轴向振动由下至上各测点振动值逐渐增大；据此判断是台板与基础连接不良，其原因可能是二次灌浆不充实、垫铁走动或垫铁接触不良或台板与基础之间连接螺丝松脱等，造成轴承连接刚度不够而引起轴承振动。在运行中曾试用外力支撑加强轴承刚度，发现轴向振动值降低明显；与以上分析吻合。在停机盘车并做好安全措施后开始工作，解体轴承前在盘车箱端面装磁力表架。

1)在轴颈顶部及左、右侧各装设一个百分表，以监测在轴抬高、下沉及左右移动量，在整个检修过程中不碰到百分表确保读数准确，轴承解体时仔细检查轴瓦与转子轴径接触面的摩擦痕迹是否符合接触要求，进行修刮，

准确测量＃3轴承瓦各部紧力、间隙，并作好详细记录，作为复装时的依据。

2)用框式水平仪测量＃3瓦处轴颈扬度，以供复装时参考。

3)＃3轴承座中分面前端面作标记，并测出标记处距盘车箱中分面处距离A和B 以供复装时参考，确保轴承座的前后位置不变。

4)大轴顶起0.6mm并垫牢，取出下瓦、瓦枕及两端油档，＃3轴承座中分面左右内边作标记并测出与大轴距离，以供复装时参考，确保轴承座的位置左右不变，并拆开＃3轴承侧的发电机端盖及转子冷却水回水室支座。

5)松开轴承座紧固螺丝，将轴承座吊移到发电机端盖支座处，空出台板及工作场地，取出轴承座下大垫片及小垫片，用手提砂轮机打磨台板紧固螺丝的防松焊点，然后在台板的四角各安装一只百分表，进行加紧螺丝测得台板下沉值，然后重新点焊螺丝防松，将轴承座放回原处并稍加紧螺丝(在原有垫片暂不放入)，用塞尺测取轴承底与台板之间隙值，根据数值分析，决定将下沉值最大处原的垫片更换掉加厚0.05mm，其它垫片按原有进行复装。

6)复装时按解体时记录数据调整装复。

①复装轴承座，按原测量的数据，调整轴承座与盘车箱和大轴的距离，紧好轴承座螺栓后测得各数据应与拆前相同。

②复装下瓦枕、下瓦及两端油档，放下大轴测得瓦侧隙接近拆前数据，并应注意拆前在盘车箱端面装设的百分表读数基本保持不变，监测轴下沉及轴左右移动量，确保轴系与拆前相同。放下大轴后轴顶千分表测得大轴

下沉在0.03mm以内，下瓦底球面垫铁未受力时是否有间隙，两侧垫铁0.03塞尺塞不进，综合考虑下垫铁间隙及轴下沉值，在下垫铁内加0.03mm垫片，复装后大轴表值下沉0.03mm。

7)然后进行汽轮机转子与发电机转子的对轮中心复测，保证转子外圆(0.02mm)与开口要求尺寸(下开口0.02)。其它工作按正常复装工序进行。

如上图，要求（a1-a3）/2=0~0.04 （a2-a4）/2=0~0.04

b2-b4=0-0.02 b1-b3=0~ -0.02

经本次处理后该机组可以正常运行，振动状况良好。

结论：汽轮发电机组的振动与它的设计制造、安装、检修和运行等方面是关联的，其中我们作为生产单位尤为需要重视的是在机组的制造和安装过程，其中每个步骤，每个尺寸数据都要抓的精细。

参考文献：《汽轮机技术问答》《汽轮机本体安装作业指导》