大型汽輪機(jī)運(yùn)行特性_第1頁(yè)
大型汽輪機(jī)運(yùn)行特性_第2頁(yè)
大型汽輪機(jī)運(yùn)行特性_第3頁(yè)
大型汽輪機(jī)運(yùn)行特性_第4頁(yè)
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機(jī)組振動(dòng)故障機(jī)組振動(dòng)故障的現(xiàn)場(chǎng)處理要求近幾十年國(guó)內(nèi)有關(guān)單位對(duì)機(jī)組振動(dòng)故障處理的歷史和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)說明,對(duì)振動(dòng)故障的定性一般并不困難,但在確定故障的具體原因時(shí),由于對(duì)造成故障的機(jī)理分析有分歧,使得誤判時(shí)有發(fā)生。因此,機(jī)組振動(dòng)故障的診斷除需要現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)外,還應(yīng)該掌握一定的基礎(chǔ)理論和科學(xué)的分析能力,這樣才能快捷地找出故障的確切原因,提出正確的根治措施,而不致盲目地一概采用現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡的方法,使得表面上振動(dòng)有所減小,實(shí)際上沒有根治,機(jī)組經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行或檢修后,振動(dòng)重復(fù)出現(xiàn)。汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障特征匯總表序號(hào)故障名稱頻譜特征其它特征1原始質(zhì)量不平衡1X振幅、相位隨轉(zhuǎn)速變化,隨時(shí)間不變,軸心軌跡呈橢圓軌跡或圓軌跡2轉(zhuǎn)子原始彎曲1X低轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)軸原始晃度大,臨界轉(zhuǎn)速附近振動(dòng)略減小3轉(zhuǎn)子熱彎曲1X振幅、相位隨時(shí)間緩慢變化到一定值,轉(zhuǎn)子冷卻后狀況恢復(fù)4轉(zhuǎn)動(dòng)部件(葉片、平衡塊)飛脫1X振動(dòng)突增,相位突變到定值,伴隨聲響5轉(zhuǎn)軸不對(duì)中1X、2X高的2X或3X振幅,1/2臨界轉(zhuǎn)速有2X共振峰,“8”字形軌跡6聯(lián)輪器松動(dòng)1X、2X等與負(fù)荷有關(guān)7動(dòng)靜碰摩1X、整分?jǐn)?shù)、倍頻內(nèi)環(huán)或外環(huán)軌跡,振幅、相讓緩慢旋轉(zhuǎn);或根幅逐漸增加8油膜渦動(dòng)0.35~0.5X低頻的出現(xiàn)與轉(zhuǎn)速有關(guān)9油膜振蕩fcril在一定轉(zhuǎn)速出現(xiàn),突發(fā)性的大振動(dòng),頻率為轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速,大于1X振幅10汽流激振fcril與負(fù)荷密切相關(guān),突發(fā)性的大振動(dòng),頻率為轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速,改變負(fù)荷即消失11結(jié)構(gòu)共振1X、分?jǐn)?shù)、倍頻存在明顯的共振蜂,與轉(zhuǎn)速有關(guān)12結(jié)構(gòu)剛度不足1X與轉(zhuǎn)速有關(guān),瓦振軸報(bào)接近13轉(zhuǎn)子裂紋1X、2X降速過1/2臨界轉(zhuǎn)速有2X振動(dòng)峰,隨時(shí)間逐漸增大汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障特征匯總表(續(xù))序號(hào)故障名稱頻譜特征其它特征14轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油1X、0.8X~0.9X與啟動(dòng)次數(shù)有關(guān),隨定速、帶負(fù)荷時(shí)間而逐漸增大15轉(zhuǎn)軸截面剛度不對(duì)稱2X1/2臨界轉(zhuǎn)速有2X振動(dòng)峰16軸承座剛度不對(duì)稱2X垂直、水平振動(dòng)差別大17軸承磨損1X、次同步1X、1/2X、1.5X高18軸承座松動(dòng)1X與基礎(chǔ)振動(dòng)差別大19瓦差松動(dòng),緊力不足1X、分頻、1/2X可能出現(xiàn)和差振動(dòng)或拍振20瓦體球面接觸不良1X和其他振幅不穩(wěn)定21葉輪松動(dòng)1X相位不穩(wěn)定,但恢復(fù)性好22軸承供油不足1X瓦溫、回油溫度過高23匝間短路1X、2X和勵(lì)磁電流有關(guān)24冷卻通道堵塞1X與風(fēng)壓、時(shí)間有關(guān)25磁力不對(duì)中2X隨有功增大26密封瓦碰摩1X、2X振幅逐漸增大常見振動(dòng)故障的診斷下面介紹機(jī)組常見振動(dòng)故障特征、判斷方法。質(zhì)量不平衡轉(zhuǎn)子的彎曲動(dòng)靜碰摩油膜失穩(wěn)和汽流激振結(jié)構(gòu)共振結(jié)構(gòu)剛度不足聯(lián)軸器不對(duì)中裂紋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油轉(zhuǎn)子截面剛度不對(duì)稱質(zhì)量不平衡轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡是汽輪發(fā)電機(jī)組最常見的振動(dòng)故障,它約占了故障總數(shù)的80%。隨著制造廠加工、裝配精度以及電廠檢修質(zhì)量的不斷提高,這類故障的發(fā)生率正在逐漸減少。即使如此,質(zhì)量不平衡目前仍是現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組振動(dòng)的主要故障。處理手段:低速動(dòng)平衡,高速動(dòng)平衡。轉(zhuǎn)子不平衡(RotorImbalance)ShaftcenterlineMasscenterlineShaftcenterlineMasscenterlineStaticimbalanceCoupledimbalance7質(zhì)量不平衡的一般特征最關(guān)鍵的特征是:穩(wěn)定的工頻振動(dòng)在整個(gè)信號(hào)中占主要成分。工頻振幅為主的狀況應(yīng)該是穩(wěn)定的,這包括:各次啟機(jī);升降速過程;不同的工況,如負(fù)荷、真空、油溫、氫壓、勵(lì)磁電流等。工頻振動(dòng)的相位同時(shí)也是穩(wěn)定的。第二個(gè)主要依據(jù)是這種狀況的重復(fù)性。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的分類特征汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡產(chǎn)生的原因有三個(gè):原始不平衡;轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的部件飛脫、松動(dòng);轉(zhuǎn)子的熱彎曲。原始不平衡是主要原因。原始不平衡原始質(zhì)量不平衡指的是轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)之前在轉(zhuǎn)子上已經(jīng)存在的不平衡。它們通常是在加工制造過程中產(chǎn)生的,或是在檢修時(shí)更換轉(zhuǎn)動(dòng)部件造成的。這種不平衡的特點(diǎn):除振幅和相位的常規(guī)特征外,它的最顯著特征是“穩(wěn)定”,這個(gè)穩(wěn)定是指在一定的轉(zhuǎn)速下振動(dòng)特征穩(wěn)定,振幅和相位受機(jī)組參數(shù)影響不大,與升速時(shí)或帶負(fù)荷的時(shí)間延續(xù)沒有直接的關(guān)聯(lián),也不受啟動(dòng)方式的影響。具體所測(cè)的數(shù)據(jù)中,在同一轉(zhuǎn)速,工況相差不大時(shí),振幅波動(dòng)約20%,相位在10°~20°范圍內(nèi)變化的工頻振動(dòng)均可以視為是穩(wěn)定的。對(duì)于新機(jī)組,原始不平衡在第一次升速就會(huì)顯現(xiàn)出來,在對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行任何處理之前的升降速振動(dòng)數(shù)據(jù)中,特征重復(fù)性很好。轉(zhuǎn)動(dòng)部件飛脫和松動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)部件飛脫可能有葉片、圍帶、拉金以及平衡質(zhì)量塊;飛脫時(shí)產(chǎn)生的工頻振動(dòng)是突發(fā)性的,在數(shù)秒鐘內(nèi)以某一瓦振或軸振為主,振幅迅速增大到一個(gè)固定值,相位也同時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)固定的變化。相鄰軸承振動(dòng)也會(huì)增大,但變化的量值不及前者大。這種故障一般發(fā)生在機(jī)組帶有某一負(fù)荷的情況。發(fā)生松動(dòng)的部件可能有護(hù)環(huán)、轉(zhuǎn)子線圈、槽楔、聯(lián)軸器等。部件松動(dòng)所造成的工頻振動(dòng)大的情況可以發(fā)生在升速、定速或帶負(fù)荷過程。有的情況下大振動(dòng)會(huì)變小,出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象。平衡質(zhì)量塊飛脫的一個(gè)案例某電廠的200MW機(jī)組大修后啟機(jī),3、4號(hào)軸承振動(dòng)大進(jìn)行動(dòng)平衡,接長(zhǎng)軸聯(lián)軸器加重1600g,用兩個(gè)M14的螺釘固定,升速到2600rpm時(shí),3號(hào)軸承附近發(fā)出一聲響聲,振動(dòng)增大,立即停機(jī),發(fā)現(xiàn)平衡塊飛脫。2600rpm平衡塊飛前,3號(hào)軸振為179mm∠14°,瓦振為41mm∠69°,飛后3號(hào)軸振為220mm∠60°,瓦振為47mm∠118°,平衡塊飛脫使得軸振和瓦振相位變化約60°,軸振振幅增加40mm,瓦振振幅增加6mm。現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡加重實(shí)例——影響系數(shù)法某200MW機(jī)組大修后啟動(dòng),3000rpm時(shí)3瓦垂直方向振動(dòng)約100mm,決定進(jìn)行動(dòng)平衡平衡計(jì)算過程如下:原始振動(dòng):A0=97mm∠277°在接長(zhǎng)軸試加重:Pt=781g∠135°再次啟機(jī)3000rpm,測(cè):A1=140mm∠269°計(jì)算影響系數(shù)

a=(A1-A0)/Pt=(140mm∠269°-97mm∠277°)/781g∠135°=0.0589(mm/g)∠116.9°計(jì)算最終加重量:P=1646.9g∠340°加重后的結(jié)果:A=17mm∠121°轉(zhuǎn)子的彎曲轉(zhuǎn)子熱彎曲轉(zhuǎn)子熱彎曲引起的質(zhì)量不平衡的主要特征是工頻振動(dòng)隨時(shí)間的變化。隨機(jī)組參數(shù)的提高和高參數(shù)下運(yùn)行時(shí)間的延續(xù),工頻振幅逐漸增大,相位也隨之緩慢變化,一定時(shí)間后這種變化趨緩,最終基本不變。存在熱彎曲的轉(zhuǎn)子降速過程的振幅,尤其是過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振幅,要比轉(zhuǎn)子溫度低啟機(jī)升速時(shí)的振幅大。兩種情況下的波特圖可以用來判斷是否存在熱彎曲。為此有時(shí)需要安排專門的試驗(yàn),機(jī)組不采用滑參數(shù)停機(jī)的方式,較快地減負(fù)荷,以觀察轉(zhuǎn)子溫度高的情況下降速過程的幅頻特性,和冷態(tài)啟機(jī)時(shí)進(jìn)行比對(duì)。一旦轉(zhuǎn)子溫度降低,轉(zhuǎn)子的彎曲會(huì)很快恢復(fù)。因此,測(cè)試必須在轉(zhuǎn)子彎曲沒有完全恢復(fù)前進(jìn)行。轉(zhuǎn)子熱彎曲產(chǎn)生的原因新機(jī)轉(zhuǎn)子的熱彎曲一般來自材質(zhì)熱應(yīng)力。這種熱彎曲狀態(tài)是固有的、可重復(fù)的,因而可以用平衡的方法處理。有時(shí)運(yùn)行原因也會(huì)導(dǎo)致熱彎曲。如:汽缸進(jìn)水、進(jìn)冷空氣、動(dòng)靜碰摩等。只要沒有使轉(zhuǎn)子發(fā)生永久塑性變形,這類熱彎曲都是可以恢復(fù)的,引起熱彎曲的根源消除后,工頻振動(dòng)大的現(xiàn)象也會(huì)隨之自行消失。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子也常會(huì)因?yàn)橥L(fēng)道堵塞引起轉(zhuǎn)子一測(cè)溫度高于對(duì)面一側(cè),轉(zhuǎn)子發(fā)生類似于一階振型的彎曲,它自然對(duì)一階振動(dòng)影響最大,表現(xiàn)最明顯應(yīng)該在過一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的工頻振動(dòng)增大。轉(zhuǎn)子永久性彎曲當(dāng)轉(zhuǎn)子最大內(nèi)應(yīng)力超過材料的屈服極限,使轉(zhuǎn)子局部產(chǎn)生塑性變形,當(dāng)外力和熱應(yīng)力消除后,變形不能消失,稱為:塑性彎曲,也稱永久性彎曲永久性彎曲是設(shè)備事故,使設(shè)備不能投入運(yùn)行,必須進(jìn)行直軸處理,將會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失轉(zhuǎn)子永久性彎曲產(chǎn)生的原因:動(dòng)靜摩擦→轉(zhuǎn)子徑向局部過熱膨脹→彎曲當(dāng)轉(zhuǎn)速低于第一臨界轉(zhuǎn)速時(shí),主軸的彎曲方向和轉(zhuǎn)子不平衡離心力的作用方向基本一致,往往產(chǎn)生愈摩愈彎、愈彎愈厚的惡性循環(huán),以致使主軸產(chǎn)生永久性彎曲。停機(jī)后,汽缸、轉(zhuǎn)子金屬溫度較高,汽缸內(nèi)任何意外原因進(jìn)冷水,也會(huì)造成主軸彎曲進(jìn)水后,汽缸產(chǎn)生拱背變形,盤車被迫停止靜止的高溫轉(zhuǎn)子下半部被水浸泡,當(dāng)上下溫差達(dá)到150~200℃時(shí),就會(huì)造成主軸永久性彎曲。轉(zhuǎn)子的原材料存在過大的殘余內(nèi)應(yīng)力,在較高的溫度下經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后,內(nèi)應(yīng)力逐漸得到釋放,從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生彎曲變形。另外,套裝轉(zhuǎn)子在裝配時(shí),由于偏斜,蹩勁也會(huì)造成主軸彎曲防止主軸彎曲的措施:汽輪機(jī)安裝時(shí),必須考慮熱狀態(tài)變化,合理調(diào)整動(dòng)靜間隙,以保證在正常運(yùn)行工況下不會(huì)發(fā)生動(dòng)靜摩擦。汽缸應(yīng)具有良好的保溫條件,保證在正常起動(dòng)和停機(jī)過程中不產(chǎn)生過大的上下部溫差。主蒸汽、再熱蒸汽及抽汽管道必須有完善的疏水系統(tǒng)。在停機(jī)后注意切斷與公用系統(tǒng)相連的各種水源,嚴(yán)防汽缸進(jìn)水。運(yùn)行中加強(qiáng)對(duì)機(jī)組振動(dòng)的監(jiān)視,及早發(fā)現(xiàn)動(dòng)靜摩擦。在第一臨界轉(zhuǎn)速以下汽輪機(jī)軸承振動(dòng)達(dá)到0.04mm時(shí),必須打閘停機(jī),不得盲目升速或降速暖機(jī)。起動(dòng)前必須認(rèn)真檢查主軸的晃度、上下缸溫差及沖轉(zhuǎn)參數(shù),在沖轉(zhuǎn)條件不具備情況下,嚴(yán)禁起動(dòng)。動(dòng)靜碰摩汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件與靜止部件的碰摩是運(yùn)行中常見故障。隨著現(xiàn)代機(jī)組動(dòng)靜間隙變小,碰摩的可能性隨之增加。碰摩使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生非常復(fù)雜的振動(dòng),是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)發(fā)生失穩(wěn)的一個(gè)重要原因,輕者使得機(jī)組出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng),嚴(yán)重的可以造成轉(zhuǎn)軸永久性彎曲,甚至整個(gè)軸系毀壞。對(duì)碰摩的故障特征,進(jìn)行了許多研究,但是,這些研究結(jié)果和實(shí)際情況還有距離,因?yàn)橄嗤奶卣鲗?duì)應(yīng)著許多其它的故障。碰摩的診斷是目前具有一定難度的主要振動(dòng)故障。每年全國(guó)都會(huì)有幾臺(tái)大機(jī)組發(fā)生動(dòng)靜碰摩而出現(xiàn)大振動(dòng),但在處理過程中卻往往要走彎路。需要進(jìn)行多次開機(jī),平衡加重或支撐加固,為此延誤數(shù)周已是常事。最終開缸檢查,方發(fā)現(xiàn)汽封或通流部分已嚴(yán)重摩擦。機(jī)組碰摩原因(1)機(jī)組動(dòng)靜碰摩通常有下列起因:轉(zhuǎn)軸振動(dòng)過大。不管何種起因,大振動(dòng)下的轉(zhuǎn)軸振幅一旦大到動(dòng)靜間隙值,都可能與靜止部位發(fā)生碰摩。因此,碰摩常常是中間過程,而非根本原因。由于不對(duì)中等原因使軸頸處于極端的位置,整個(gè)轉(zhuǎn)子偏斜。非轉(zhuǎn)動(dòng)部件的不對(duì)中或翹曲也會(huì)導(dǎo)致碰摩。機(jī)組碰摩原因(2)動(dòng)靜間隙不足有時(shí)是設(shè)計(jì)上的缺陷所造成的。也經(jīng)常是安裝、檢修的原因,動(dòng)靜間隙調(diào)整不符合規(guī)定所致。動(dòng)靜間隙是受多種因素影響的。如:真空、凝汽器灌水、缸溫等,即便在開缸狀態(tài)下調(diào)整好,扣缸后的上下間隙也要變化缸體跑偏、彎曲或變形機(jī)組高壓轉(zhuǎn)子前汽封比較長(zhǎng),啟機(jī)中參數(shù)掌握不當(dāng)容易造成這個(gè)部位發(fā)生碰摩,進(jìn)而造成大軸塑性彎曲。全國(guó)大約有近30臺(tái)機(jī)組發(fā)生過這樣的故障。開機(jī)過程中,上下缸溫差過大,造成缸體彎曲變形,是碰摩彎軸的主要運(yùn)行原因之一。碰摩的后果:輕的:汽封磨損→汽封漏汽量增大→降低汽輪機(jī)效率重的:葉片斷裂、主軸彎曲,甚至汽輪機(jī)完全損壞碰摩通常發(fā)生的部位:隔板汽封葉片圍帶汽封軸端汽封各軸承的油擋部位發(fā)電機(jī)的徑向碰摩通常發(fā)生在密封瓦處碰摩發(fā)生的機(jī)理碰摩的種類全周碰摩轉(zhuǎn)子在它轉(zhuǎn)動(dòng)的一周中始終與靜子保持接觸。發(fā)生全周碰摩的靜子在360°周向都要接觸,轉(zhuǎn)子可以是只有部分弧段接觸,也可以是全局接觸。部分碰摩轉(zhuǎn)子在它轉(zhuǎn)動(dòng)的一周中只有部分弧段接觸。部分碰摩在靜子上只有部分弧段接觸。碰摩的三種物理現(xiàn)象碰撞由于碰撞,使轉(zhuǎn)子在不平衡引起的強(qiáng)迫同步響應(yīng)的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)自由振動(dòng)響應(yīng),這個(gè)自由振動(dòng)的頻率是轉(zhuǎn)子的固有頻率,是整個(gè)振動(dòng)響應(yīng)的主要成分。摩擦轉(zhuǎn)子剛度的改變碰摩的響應(yīng)碰摩轉(zhuǎn)子的響應(yīng)中應(yīng)該含有次同步、同步和超同步等諧波成分。實(shí)際碰摩的響應(yīng)受到碰摩發(fā)生的軸向位置、沖擊的銳度、結(jié)構(gòu)對(duì)不同頻率振動(dòng)的傳遞特性等因素的影響,使得各頻譜成分在實(shí)際信號(hào)中復(fù)雜化。不同的情況次同步和超同步會(huì)呈現(xiàn)不同的量值。碰摩轉(zhuǎn)子的動(dòng)力特性碰摩發(fā)生時(shí)作用在轉(zhuǎn)軸上有兩種力:沖擊力,即碰撞力。該力引起碰摩點(diǎn)局部壓縮變形,并引起轉(zhuǎn)軸的反彈運(yùn)動(dòng)。碰摩時(shí)的沖擊效應(yīng)有下列特點(diǎn):由于沖擊作用時(shí)間很短,相當(dāng)于一個(gè)脈沖函數(shù),因此,產(chǎn)生寬頻帶響應(yīng)由于轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn),碰摩是重復(fù)過程,因而產(chǎn)生的是周期性的振動(dòng)。撞擊時(shí)具有高的法向力和切向力。接觸材料之間存在著能量的吸收和轉(zhuǎn)移。接觸表面的力、轉(zhuǎn)子的反彈運(yùn)動(dòng)以及材料的局部變形都有高度的非線性特性。摩擦力。摩擦力是作用在接觸點(diǎn)的切向力,轉(zhuǎn)軸上的摩擦力與旋轉(zhuǎn)方向相反。摩擦力的大小取決于接觸點(diǎn)的法向力及摩擦表面的性質(zhì)。碰摩過程中的摩擦和碰撞一樣,同樣具有非線性特性。因此,這個(gè)過程的振動(dòng)信號(hào)含有豐富的諧波分量。碰摩的高度非線性使其經(jīng)常帶有混沌特性。嚴(yán)重的碰摩可以使材料磨損后變?yōu)檩p度碰摩,甚至能完全脫離碰摩狀態(tài)。摩擦的另一個(gè)重要效應(yīng)是對(duì)轉(zhuǎn)子的局部加熱。局部加熱的后果是轉(zhuǎn)子彎曲,工頻振動(dòng)增大。碰摩的信號(hào)特征碰摩具有多種征兆,易變的信號(hào)特征與外界條件有密切的關(guān)系,在某一時(shí)刻出現(xiàn)的征兆,在其它時(shí)刻可能不再?gòu)?fù)現(xiàn),這使得碰摩故障的表現(xiàn)帶有一些不確定性。碰摩的診斷碰摩的現(xiàn)場(chǎng)診斷是一項(xiàng)難度比較大的技術(shù)。如果認(rèn)定了碰摩,常需要開缸處理,工作量較大,這就要求診斷的高準(zhǔn)確性?,F(xiàn)有的診斷方法主要還是根據(jù)振幅、頻譜和軸心軌跡進(jìn)行判斷。另外還可以觀察軸頸靜態(tài)位置,碰撞點(diǎn)力的作用可使軸頸中心發(fā)生較大的變化。單純用瓦振信號(hào)進(jìn)行判斷,只能看到頻譜。轉(zhuǎn)軸信號(hào)可以提供豐富的碰摩信息。機(jī)組升降速的波特圖、極坐標(biāo)圖和級(jí)聯(lián)圖、全頻譜級(jí)聯(lián)圖。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員在啟機(jī)過程常采取“聽診”的方法,對(duì)碰摩的確定有時(shí)也是有用的。但要注意,由于高中壓缸都是雙層缸,有的機(jī)組低壓缸也是雙層缸,通流部分的碰摩聲很難傳出來,只有軸端汽封的碰摩聲比較容易聽到。因而,不能片面地將某一種方法的結(jié)論作為是否發(fā)生碰摩的決定性判據(jù)。防止動(dòng)靜碰磨的技術(shù)措施:根據(jù)機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及運(yùn)行工況,合理地設(shè)計(jì)和調(diào)整各部位的動(dòng)靜間隙認(rèn)真分析轉(zhuǎn)子和汽缸的膨脹特點(diǎn)和變化規(guī)律,在起動(dòng)、停機(jī)和變工況時(shí)注意對(duì)脹差的控制和調(diào)整在機(jī)組起停過程中,應(yīng)嚴(yán)格控制上下缸溫差、蒸汽參數(shù)的變化、監(jiān)視段壓力及軸的竄動(dòng)在運(yùn)行中防止水沖擊,停機(jī)后嚴(yán)防汽缸進(jìn)冷汽冷水起動(dòng)前及升速過程中,應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)視轉(zhuǎn)子晃度和振動(dòng),不得在超限增況下強(qiáng)行起動(dòng)一臺(tái)機(jī)組碰摩實(shí)例某200MW機(jī)組正常運(yùn)行小修后第一次啟動(dòng)就發(fā)生了碰摩。碰摩情況:?jiǎn)?dòng)按常規(guī)進(jìn)行到3000rpm定速,保持2小時(shí)準(zhǔn)備做超速試驗(yàn),這時(shí)運(yùn)行人員先試驗(yàn)同步器,將轉(zhuǎn)速降到2350rpm又很快回升到3000rpm,這時(shí)3號(hào)軸承振動(dòng)從20mm開始急劇增大,主要是工頻成分,2、4號(hào)軸承振動(dòng)也同時(shí)上升,并發(fā)現(xiàn)3號(hào)軸承處涌出大量煙霧。大約經(jīng)過7min,3號(hào)軸承振幅已上升到75mm,隨后緊急打閘停機(jī)。揭開3號(hào)軸承蓋,發(fā)現(xiàn)大軸與3號(hào)軸承擋油環(huán)發(fā)生了碰摩。摩出的凹槽深3~4mm,寬5~6mm,張角60°軸承振動(dòng)情況該案例說明:碰摩時(shí)各振動(dòng)分量增加的速度很快。由于打閘及時(shí),幸未造成嚴(yán)重事故。軸頸磨損情況碰摩時(shí)軸承振動(dòng)瀑布圖碰摩中降速過程和處理后降速過程軸承振動(dòng)級(jí)聯(lián)圖油膜失穩(wěn)和汽流激振這是一種自激振動(dòng)。自激振動(dòng)的發(fā)生以橫向振動(dòng)形式出現(xiàn),以轉(zhuǎn)子的低階臨界轉(zhuǎn)速為振動(dòng)頻率,它的出現(xiàn)與轉(zhuǎn)速或負(fù)荷密切相關(guān)。維持這種振動(dòng)的能量來自于系統(tǒng)自身內(nèi)部的某種機(jī)制。自激振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)本質(zhì)上的區(qū)別在于:自激振動(dòng)中,維持振動(dòng)的擾動(dòng)力是由它自身的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生并受其控制的,一旦運(yùn)動(dòng)停止,擾動(dòng)力隨之消失;自激振動(dòng)以它本身的固有頻率振動(dòng),與外界激振力頻率無關(guān)。強(qiáng)迫振動(dòng)中,持續(xù)作用的交變力獨(dú)立于運(yùn)動(dòng)存在著,即使振動(dòng)停止,它仍然會(huì)存在。系統(tǒng)振動(dòng)的頻率與交變作用力的頻率相等。旋轉(zhuǎn)機(jī)械中可以產(chǎn)生渦動(dòng)和振蕩的最主要的振源:轉(zhuǎn)子內(nèi)部阻尼;動(dòng)壓軸承和密封、油封;汽封;汽輪機(jī)組的氣動(dòng)耦合;頂隙激振;葉輪——通流部分相互作用力;轉(zhuǎn)子內(nèi)滯留液體;干摩擦碰摩;扭轉(zhuǎn)變形渦動(dòng);彎扭耦合。實(shí)際中時(shí)而可見的汽輪發(fā)電機(jī)組軸系動(dòng)力失穩(wěn)的類型:滑動(dòng)軸承油膜失穩(wěn)造成的半速渦動(dòng)和油膜振蕩;汽流激振;轉(zhuǎn)軸材料內(nèi)阻引起的不穩(wěn)定振動(dòng)、轉(zhuǎn)軸和套裝葉輪之間的內(nèi)摩擦以及中心孔進(jìn)油造成的振動(dòng)等。一個(gè)失穩(wěn)問題的實(shí)例某蘇制BПT-50-3型雙抽凝汽式機(jī)組,高壓轉(zhuǎn)子,低壓轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速分別是1800rpm和1900rpm,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速是1365rpm。機(jī)組的主要問題是:2號(hào)瓦經(jīng)常碎瓦。據(jù)記載,從1980年到1991年底,對(duì)2號(hào)瓦上、下瓦共進(jìn)行過12次補(bǔ)焊、澆烏金或換備品瓦。多次測(cè)量表明,機(jī)組的振動(dòng)特征為:高壓轉(zhuǎn)子隨負(fù)荷增大而出現(xiàn)的突發(fā)性半周振動(dòng)。隨時(shí)間推移,機(jī)組振動(dòng)日趨惡化,出現(xiàn)半周振動(dòng)的起始負(fù)荷區(qū)域在不斷擴(kuò)大,發(fā)生大振動(dòng)次數(shù)增多。這臺(tái)機(jī)組的振動(dòng)帶有典型性,它是以軸系的失穩(wěn)為主,同時(shí)存在其他振動(dòng)缺陷。機(jī)組振動(dòng)問題的處理要點(diǎn)采取了系列措施后,半周振動(dòng)一步步減小。這些措施中,沒有發(fā)現(xiàn)哪一項(xiàng)有十分顯著的效果,也沒有發(fā)現(xiàn)某項(xiàng)沒有任何作用。修復(fù)三號(hào)瓦、前端加重、聯(lián)軸器加重、調(diào)整聯(lián)軸器罩分析后認(rèn)為:機(jī)組的1、2號(hào)軸瓦是半速渦動(dòng)的重要原因,聯(lián)軸器、聯(lián)軸器罩、不平衡重以及汽流力也都有直接影響。這些因素相互交織、綜合作用,使得該機(jī)組與單一因素造成的機(jī)組振動(dòng)不同,振動(dòng)缺陷長(zhǎng)期以來難以判斷和解決。高壓轉(zhuǎn)子的半頻振動(dòng)是非典型的油膜半速渦動(dòng)。表現(xiàn)為和負(fù)荷有密切關(guān)系,受工頻振動(dòng)影響顯著,與轉(zhuǎn)速的聯(lián)系不很明顯。結(jié)構(gòu)共振如果結(jié)構(gòu)系統(tǒng)存在和激振力一致的固有頻率,發(fā)生共振現(xiàn)象,這就是結(jié)構(gòu)共振。汽輪發(fā)電機(jī)組的共振結(jié)構(gòu)通常有三種形式:轉(zhuǎn)子—支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng);轉(zhuǎn)子—支撐—缸體結(jié)構(gòu)系統(tǒng);轉(zhuǎn)子—支撐—臺(tái)板結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。上述三種結(jié)構(gòu)形式中,如果支撐、缸體或臺(tái)板存在與轉(zhuǎn)子激振力一致的自振頻率,在一定條件下會(huì)發(fā)生共振。造成共振的激振力大多數(shù)來自于轉(zhuǎn)子的不平衡力,因此。共振頻率與轉(zhuǎn)速同頻。結(jié)構(gòu)共振的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)共振是小激振力的輸入產(chǎn)生高振幅的輸出。共振時(shí)的響應(yīng)取決于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的頻響特性,激振力的大小不起關(guān)鍵作用。機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使與轉(zhuǎn)子關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)自振頻率避開50Hz和其他一些特殊頻率點(diǎn)、頻率區(qū),如發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)避開100Hz,汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)避開25Hz、100Hz等。結(jié)構(gòu)共振&過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)對(duì)比轉(zhuǎn)子在同步的不平衡力作用下過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)所表現(xiàn)出來的軸振動(dòng)峰,實(shí)際上是轉(zhuǎn)子自身結(jié)構(gòu)的共振響應(yīng),如果此時(shí)瓦振出現(xiàn)過高的振動(dòng)峰,甚至瓦振大于軸振,則可以判斷軸承支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在這個(gè)轉(zhuǎn)速下發(fā)生了共振。因?yàn)橥ǔG闆r下,瓦振完全是由于轉(zhuǎn)子作用在其上的力產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng),瓦振應(yīng)該明顯地小于軸振。結(jié)構(gòu)共振案例

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