《論文_淺論汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)與平衡(定稿)》

1、淺論汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)與平衡發(fā)布時(shí)間：10 07 21來(lái)源： 點(diǎn)擊fi： 1737字段選擇：大中小淺論汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)與平衡摘要：通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)了的橫向振動(dòng)、汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系扭振、振源、振動(dòng)試驗(yàn) 及分析、振動(dòng)的測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)、常見(jiàn)的振動(dòng)原因及消除對(duì)策、剛性轉(zhuǎn)子平衡、撓性轉(zhuǎn)子平 衡、軸系平衡等九方1佃進(jìn)行分析，認(rèn)為汽輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)的多數(shù)情況是由丁質(zhì)量不 平衡引起的。解決質(zhì)量不平衡是減輕機(jī)組振動(dòng)、保證機(jī)組軸系平衡和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最 有效途徑關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)組 振動(dòng) 平衡1、刖呂汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)，是評(píng)價(jià)機(jī)組運(yùn)行可靠性的重耍指標(biāo)。強(qiáng)烈的振動(dòng)表明機(jī)組內(nèi) 存在著各種缺陷，這樣，在振動(dòng)力的作用下，就

2、會(huì)使機(jī)組內(nèi)各部件連接松動(dòng)，基礎(chǔ)臺(tái)板 和基礎(chǔ)之間的連接剛性削弱，從而加劇振動(dòng)的發(fā)展。過(guò)大的振動(dòng)使機(jī)組動(dòng)靜部分磨擦， 軸瓦烏金破裂甚至?xí)罐D(zhuǎn)子產(chǎn)生變形、彎曲、斷裂，葉片損壞，危急保安器誤動(dòng)作，造 成機(jī)組被迫停運(yùn)檢修。2、分析下面就汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的橫向振動(dòng)、汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系扭振、振源、振動(dòng)試驗(yàn)及分析、 振動(dòng)的測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)、常見(jiàn)的機(jī)組振動(dòng)原因及消除對(duì)策、剛性轉(zhuǎn)子平衡、撓性轉(zhuǎn)子平衡、 軸系平衡等九方面對(duì)汽發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)與平衡加以論述。2. 1汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的橫向振動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)可能是橫向（垂直轉(zhuǎn)子軸線方向）、軸向或扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，也可能是以上 幾種情況的組合。一般情況下，轉(zhuǎn)子振動(dòng)以橫向?yàn)橹?。由于轉(zhuǎn)子不平衡離心力常常

3、是橫 向的，口轉(zhuǎn)子橫向抗彎剛度較小，因此，轉(zhuǎn)子容易發(fā)生橫向彎1111振動(dòng)。2.2、汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系扭振汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系扭振是電力系統(tǒng)故障和運(yùn)行方式變化引起的。如三相不平衡、 短路、非同期并網(wǎng)等都可能引起發(fā)電機(jī)氣隙扭矩變化，形成電氣諧振。若諧振頻率與汽 輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振頻率合拍或起耦合作用，就會(huì)引起軸系扭振。所以說(shuō)扭振起因在電 氣系統(tǒng)，而反映卻在汽輪發(fā)電機(jī)軸系上。2. 3汽輪發(fā)電組的振源很多發(fā)電機(jī)在熱態(tài)時(shí)振動(dòng)較大，其原因有的是出于轉(zhuǎn)子在橫截面受了不均勻的加熱 或冷卻，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了熱變形。產(chǎn)生不均勻加熱或冷卻的原因一般有下列三種：汽輪發(fā)電組的振源主要有以下七個(gè)方面：2. 3. 1機(jī)械性的干

4、擾力，具體體現(xiàn)在如下四點(diǎn)：a、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，它是機(jī)組振動(dòng)的主要原因。b、熱不平衡很多發(fā)電機(jī)在熱態(tài)時(shí)振動(dòng)較大，其原因有的是由于轉(zhuǎn)了在橫截面受了不均勻的加熱 或冷卻，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了熱變形。產(chǎn)生不均勻加熱或冷卻的原因一般有下列三種乩激磁繞組的匝間短路；b.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由于平衡孔的鼓風(fēng)損失引起的局部加熱；c. 通風(fēng)孔阻塞。c、聯(lián)軸器的影響剛性聯(lián)軸器的缺陷一般有兩種，一種是聯(lián)軸器端血不垂直于軸屮心線，即所謂瓢偏, 另一種是聯(lián)軸器孔屮心不位于聯(lián)軸器的屮心。當(dāng)使用具有上述缺陷的聯(lián)軸器聯(lián)接轉(zhuǎn)了 時(shí)，將產(chǎn)生靜變形。靜變形在旋轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)迫振動(dòng)，并且在轉(zhuǎn)了旋轉(zhuǎn)時(shí)由于此 靜變形還要產(chǎn)生動(dòng)撓度。d、轉(zhuǎn)子找中心的

5、影響2. 3. 2電磁干擾力具體體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：a、轉(zhuǎn)了匝間短路b、靜子鐵芯的振動(dòng)c、空氣間隙的不均勻性2. 3. 3振動(dòng)系統(tǒng)的剛性不足與共振系統(tǒng)靜剛度不足的產(chǎn)生原因除了設(shè)計(jì)上的原因外，還有軸承座與臺(tái)板，軸承座與汽 缸、臺(tái)板為基礎(chǔ)z間的連接不夠牢固等。由系統(tǒng)剛度不足產(chǎn)生的振動(dòng)同由質(zhì)量不平衡產(chǎn) 牛的振動(dòng)是類似的。當(dāng)由系統(tǒng)靜剛度不足產(chǎn)生共振時(shí)，一般共振發(fā)生在剛度不足的方向上。.3. 4轉(zhuǎn)子兩個(gè)相互垂直方向的剛度差引起的倍頻振動(dòng)倍頻振動(dòng)的頻率雙倍于轉(zhuǎn)了的旋轉(zhuǎn)頻率，振動(dòng)隨轉(zhuǎn)了截面兩個(gè)方向的剛度差別增人 而增大。由于轉(zhuǎn)子截曲兩個(gè)方向的剛度差引起的振動(dòng)與不平衡質(zhì)量無(wú)關(guān)。因此減小的 唯一辦法就是減少轉(zhuǎn)子截血

6、兩個(gè)方向的剛度差別。2.3.5軸承座的軸向振動(dòng)引起軸承座的軸向振動(dòng)的原因通常有以下兩個(gè)方1何：a、軸頸承力中心位置沿軸向周期性的變化轉(zhuǎn)了旋轉(zhuǎn)時(shí)在質(zhì)量不平衡力作用下轉(zhuǎn)了產(chǎn)生彎曲，軸頸在軸瓦內(nèi)的汕膜承力屮心位 置將隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在軸向作用周期性的變化ob、軸頸承力中心線與軸承座兒何屮心線不相重合作用于軸承座兒何屮心線方向上的周期變化力將促使軸承座產(chǎn)生垂宜振動(dòng)，而周期 變化的力矩則使軸承座作周期性的軸向振動(dòng)。2.3.6油膜自激低頻振蕩油膜自激低頻振的特點(diǎn)是當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)了一階臨界轉(zhuǎn)速二倍以上吋，軸承振 動(dòng)迅速上升，并月.其振動(dòng)頻率始終等于轉(zhuǎn)子的第一臨界轉(zhuǎn)速，與實(shí)際的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。油膜振蕩產(chǎn)生后的

7、振動(dòng)并不能借助轉(zhuǎn)了繼續(xù)升速而得到解決，相反卻會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的 繼續(xù)增加而上升。2.3.7 rh蒸汽力引起的間隙門激低頻振動(dòng)蒸汽門激低頻振動(dòng)與油膜門激低頻振蕩同是一個(gè)轉(zhuǎn)了系統(tǒng)的低頻穩(wěn)定性問(wèn)題，僅是 其自激振源有所不同而已。蒸汽口激振動(dòng)不僅與負(fù)荷有關(guān)，詢與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速愈高穩(wěn)定性愈差。削除 蒸汽力間隙振動(dòng)的措施一般有：a、減小激振力，即改善轉(zhuǎn)子和汽缸隔板套的同心位置；b、增加阻尼，例如減小軸承間隙，增加潤(rùn)滑汕粘度等。2.4振動(dòng)試驗(yàn)及分析2.4.1資料收集和振動(dòng)振動(dòng)原因的初步分析汽輪發(fā)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中振動(dòng)的原因是多樣的。為了分析、研究和消除汽輪發(fā)電 機(jī)組的異常振動(dòng)，除了對(duì)振動(dòng)情況加以監(jiān)視和測(cè)量，

8、它們隨運(yùn)行條件而變化的規(guī)律外， 還應(yīng)對(duì)機(jī)組的構(gòu)造、安裝和檢修、運(yùn)行情況等進(jìn)行了解。主要從下列五方面進(jìn)行：a、振動(dòng)異常的歷史、現(xiàn)狀和振動(dòng)情況（振幅、頻率、相位和波形）；b、機(jī)組運(yùn)行吋的汽缸膨脹、轉(zhuǎn)子膨脹、油溫和油壓、汽機(jī)各段壓力、發(fā)電機(jī)風(fēng)溫 或其它和運(yùn)行有關(guān)的某些參數(shù)是否有異常情況；c、機(jī)組的結(jié)構(gòu)、各轉(zhuǎn)子的臨界速度、制造廠進(jìn)行的平衡方法和平衡結(jié)果；i）、機(jī)組安裝時(shí)的技術(shù)數(shù)據(jù)；e、近期的檢修情況，其中特別注意機(jī)組運(yùn)行以來(lái)的重大事故及其處理情況，機(jī)組 找中心記錄，冃前各轉(zhuǎn)子軸頸揚(yáng)度以及和安裝時(shí)數(shù)據(jù)的比鮫、滑銷系統(tǒng)有無(wú)變動(dòng)等等。2.4.2振動(dòng)試驗(yàn)的分析試驗(yàn)的目的是要找岀振動(dòng)的規(guī)律，看它和哪些運(yùn)行參數(shù)有

9、關(guān)，如轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、蒸汽 溫度、勵(lì)磁電流、真空、溫度等等。振動(dòng)試驗(yàn)主要有如下：a、轉(zhuǎn)速試驗(yàn)b、負(fù)荷試驗(yàn)c、真空實(shí)驗(yàn)d、軸承油膜試驗(yàn)e、外特性試驗(yàn)f、勵(lì)磁電流試驗(yàn)2. 5振動(dòng)的測(cè)量與振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組的振動(dòng)狀況，應(yīng)在額定轉(zhuǎn)速下通過(guò)測(cè)量任何運(yùn)行工況時(shí)軸承座的振動(dòng)幅值來(lái)加 以評(píng)定。軸承座的振動(dòng)以垂直、水平和軸向這三個(gè)方向中的最人值來(lái)衡量。在進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量吋，第一次測(cè)量的位置都應(yīng)力求相同，否則就要產(chǎn)生誤差?，F(xiàn)代汽輪發(fā)電機(jī)組通常都采用柔性軸，機(jī)組在起動(dòng)和停機(jī)時(shí)，都要越過(guò)臨界轉(zhuǎn)速。 -般在臨界轉(zhuǎn)速吋軸承的雙倍振幅值不應(yīng)0. 05mm軸的振動(dòng)不應(yīng)超過(guò)0. 15mm2.6常見(jiàn)的機(jī)組振動(dòng)原因和消除對(duì)策2.6.1轉(zhuǎn)子質(zhì)量不

10、平衡及轉(zhuǎn)子彎曲引起的振動(dòng)針對(duì)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，一般只需對(duì)轉(zhuǎn)子找好平衡就可解決;而對(duì)轉(zhuǎn)子彎曲，一般不 用動(dòng)平衡的方法來(lái)解決，而需采取措施消除彎曲。例如：針對(duì)彈性熱彎曲，可通過(guò)重新 起動(dòng)或降低轉(zhuǎn)速，延長(zhǎng)暖機(jī)時(shí)間，待轉(zhuǎn)子溫度均勻后即可消除熱彎曲，從而消除振動(dòng)。2.6.2由于中心不正引起的振動(dòng)對(duì)此，要保證找中心的質(zhì)量、汽缸和蒸汽管道熱膨脹不受阻以及蒸汽管道熱膨脹補(bǔ) 償足夠等方可消除振動(dòng)。2. 6. 3低頻振動(dòng)對(duì)此，可通過(guò)增加軸瓦比壓、減小軸頸與軸與軸瓦接觸角、增人軸瓦兩側(cè)的間隙、 減小軸瓦頂部間隙、降低潤(rùn)滑油動(dòng)力粘度等方法消除振動(dòng)。2.6.4軸承的軸向振動(dòng)對(duì)此要保證軸彎曲不超標(biāo)、軸瓦受力屮心跟軸承座兒何

11、屮心重合、軸承座穩(wěn)i古i。2. 6. 5電磁方向原因引起的振動(dòng)對(duì)此要切實(shí)保證磁對(duì)稱，避免出現(xiàn)大量的匝間短路，減低定了鐵芯的振動(dòng)，使發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)子同定子間空氣間隙均勻。2. 7剛性轉(zhuǎn)子平衡剛性轉(zhuǎn)子可以認(rèn)為軸承振動(dòng)和轉(zhuǎn)子振動(dòng)是一致的，剛性轉(zhuǎn)子的平衡要求是希架能達(dá) 到軸承振動(dòng)等于零。因此，剛性轉(zhuǎn)子的平衡問(wèn)題，就歸結(jié)為選擇一定的加重平面和平衡 里量，使其產(chǎn)生的離心力跟不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的離心力所組成的力系的合力及合力矩都等 于零。2.7.1剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡特點(diǎn)有如下三點(diǎn)：a、對(duì)于轉(zhuǎn)了，不論其上不平衡質(zhì)量分布如何，都可以在任意兩個(gè)垂直于軸線的平 面內(nèi)加上平衡重量而使轉(zhuǎn)子得到平衡。b、轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡可以分解為

12、靜不平衡和動(dòng)不平衡，因此，只要在轉(zhuǎn)子上加對(duì) 稱重量消除靜不平衡，再加反對(duì)稱重量消除動(dòng)不平衡，整個(gè)轉(zhuǎn)子就可以獲得平衡。c、剛性轉(zhuǎn)子的平衡同轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，在某一轉(zhuǎn)速下加重得到平衡后，在另一轉(zhuǎn)速下也 將是平衡的。2. 7. 2剛性轉(zhuǎn)子找平衡的方法有如下六種：a、試加質(zhì)量同移法采用該方法，一般是兩側(cè)分開(kāi)進(jìn)行，先平衡好一端再平衡好另一端。該方法準(zhǔn)確度 較高，但起動(dòng)次數(shù)較多。b、二點(diǎn)法該方法就是在轉(zhuǎn)子上某一點(diǎn)處試加重量p,起動(dòng)后測(cè)得振幅為a1,然后轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)和 度q ,用同一個(gè)p加上后再次起動(dòng)測(cè)得振幅起為a2。從兩次振幅的大小和原始振幅大小 平判定不平衡量的大小和位置。c、三點(diǎn)法該方法就是將試加質(zhì)量p放在3個(gè)不

13、同圓周點(diǎn)上（通常是循序相差120度）來(lái)進(jìn)行平 衡，它是三次兩點(diǎn)法的綜合，由于起動(dòng)次數(shù)嗇了一次結(jié)果更為可靠。d、相對(duì)向外法該方法利用相對(duì)相位旳變化來(lái)找平衡，起動(dòng)次數(shù)相對(duì)鮫少，平衡高。e、向量分析法該方法根據(jù)機(jī)組各軸承上原始振動(dòng)情況，在各個(gè)町能選定的平衡血上度加質(zhì)量， 在全曲分析各個(gè)軸承振動(dòng)變化的情況，然后選擇部分平衡血施加平衡質(zhì)量，使各個(gè)軸承 的振動(dòng)逐漸降到所要求的范圍內(nèi)。主要著重于向量分析，是一種漸進(jìn)法，其使用方便靈 活，效果也良好，計(jì)算程序簡(jiǎn)便，但是起動(dòng)次數(shù)較多。f、影響系數(shù)法該方法是一種運(yùn)算方便，物理意義明確的平衡方法，便于使川計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，適 用于多平面平衡。2. 8撓性轉(zhuǎn)了平衡撓性轉(zhuǎn)

14、了的動(dòng)平衡不僅要消除工作轉(zhuǎn)速下的軸承動(dòng)反力，而且還要消除或減小轉(zhuǎn)子 在整個(gè)轉(zhuǎn)速范用內(nèi)的軸承動(dòng)反力，同時(shí)還必須使轉(zhuǎn)子的動(dòng)撓曲度減小到最低程度。撓 性轉(zhuǎn)子平衡的方法主要有以下三種：2. & 1振型分理法該方法利用臨界轉(zhuǎn)速將各階不平衡分量分別平衡。2. & 2振型協(xié)分量法該方法是在工作轉(zhuǎn)速下分解對(duì)稱和反對(duì)稱不平衡量進(jìn)行平衡。2. 8. 3振型影響系數(shù)法2. 9軸系平衡軸系平衡是指汽輪發(fā)電機(jī)組各轉(zhuǎn)子連接成一個(gè)軸系后的平衡。其要求在消除由于不 同外伸端條件和支撐條件引起的振型變化造成的不平衡。應(yīng)用它還町以部分地解決由于 聯(lián)軸器加工安裝誤差以及帶負(fù)荷引起的熱不平衡所引起的振動(dòng)。2. 9.1軸系平衡的特點(diǎn)有如下六點(diǎn)a加重平面數(shù)和軸向位置受限制；b、支撐轉(zhuǎn)子的兩個(gè)軸承動(dòng)特性差別甚大；c、各轉(zhuǎn)子振動(dòng)相互傳遞；d、熱和其它運(yùn)行條件對(duì)轉(zhuǎn)子平衡可能產(chǎn)生較大影響；e、機(jī)組啟停次數(shù)嚴(yán)重受限制；f、平衡含意延伸，包括以下三層含意：1、減少不平衡振動(dòng)；ii、機(jī)組各軸瓦三個(gè)方向振動(dòng)的拉平；iii、空負(fù)荷和帶負(fù)荷下振動(dòng)的拉平；2. 9. 2軸系平衡的方法主要有以下三種：a、該方法是在軸系平衡屮有較大的實(shí)川價(jià)值，但不可能使軸系各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)者達(dá)到 滿意；b、一次加準(zhǔn)法該方法最人優(yōu)點(diǎn)是軸系平衡所需機(jī)組起停次數(shù)降低到最低限度，其 平衡效果主要由以下三個(gè)因素決定：i、不平衡軸向位置及其不平衡形式的正確判斷；i