汽机振动(2)

2019-04-23 13:43

a.由于转子热弯曲将产生新的不平衡力,因此振动信号的主频仍为工频,但是由于受到冲击和一些非线性因数的影响,可能会出现少量分频、倍频和高频分量,有时波形存在“削顶”现象。

b.发生摩擦时,振动的幅值和相位都具有波动特性,波动持续时间可能比较长。摩擦严重时,幅值和相位不再波动,振幅会急剧增大。

c.降速过临界时的振动一般较正常升速时大,停机后转子静止时,测量大轴的晃度比原始值明显增加。

3.5.2 摩擦振动的机理

对汽轮机转子来讲,摩擦可以产生抖动、涡动等现象,但实际有影响的主要是转子热弯曲。动静摩擦时圆周上各点的摩擦程度是不同的,由于重摩擦侧温度高于轻摩擦侧,导致转子径向截面上温度不均匀,局部加热造成转子热弯曲,产生一个新的不平衡力作用到转子上引起振动。

a.转速低于临界转速时的摩擦振动

如图中,转子原来的不平衡为OA,振动高点为H,由于滞后角小于90°,振动高点H是摩重点,该点温度高于对面一侧,受热弯曲的影响在此方向产生一个热不平衡OH, OH 与OA合成为一个新的不平衡OA1。OA1较原不平衡逆转了一个角度并且大于 OA,造成动静摩擦进 一步加剧,形成恶性循环,转子弯曲越来越大,很可能造成大轴弯曲事故。

b.工作转速时的摩擦振动

目前,汽轮发电机组的工作转速一般都高于各转子一阶临界转速,而低于二阶临界转速,工作转速下二阶不平衡与其引起的振动之间的滞后角仍小于90°,如果摩擦发生在对二阶不平衡比较敏感的区段,如转轴的端部,激起了比较大的二阶不平衡分量,那么仍可能发生比较严重的摩擦振动。

如果摩擦引起的热弯曲与原不平衡反相,则振动呈减小趋势,一段时间后摩擦消失,动静接触点脱离,径向温差减小,振动恢复原状,此时在原不平衡作用下又会发生摩擦,如此反复,汽封显得相对比较“耐磨”,振幅发生时间长、波动幅度大,# 2机振动与此类似。

4.对振动性质的诊断及处理意见

4.1 振动性质诊断的结论

根据上述特征,现对#2机组#1、#2瓦振动故障确定为高压通流部分动静碰磨,径向碰磨的可能性大于轴向碰磨,#2瓦轴承箱或前箱内存在碰磨的可能性不大。 这个结论的依据主要是: (1)振动增大的成分是一倍频;

(2)振幅增加的同时,相位增加;振幅减小,相位也随之减小; (3)振动增大和减小的速率缓慢,与转子热弯曲的振动特征类似; (4)一倍频振幅增大的同时,三倍频和三倍频分量有少量的增大; (5)低频振幅小且变化不明显;

(6)在多次发生轻微碰磨,运行一段时间后振动已经自行消失。 4.2 处理意见

尽管#2机振动已经消失,但为慎重起见,对碰磨为#2机振动主要原因的可能性从检修和运行角度做深入地讨论分析;进一步研究分析引起碰磨的原因;建议从以下几点考虑:

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高缸运行中位移的可能; 隔板变形或位移的可能; 通流间隙南侧偏小的原因;

高外缸、内缸滑销系统定位不准的可能性;

关于处理方法,可以不考虑安排实施提高轴系稳定性的任何措施,如改瓦,调对中、标高等;不考虑实施消除汽流激振的措施。消除碰磨的工作,主要限于高压缸,如果从缸外部处理,通常是调整轴承标高或抬高缸体,改变缸内通流间隙,消除碰磨点。如果高缸还存在水平位移,则需要查找位移原因,有目标地采取措施。如果认定振动原因是碰磨而又无法肯定碰磨的原因,一个不得已而为之的办法就是根据检查的碰磨具体部位,放大动静间隙。

5.小结

一般机组,碰磨可能发生在轴端汽封、隔板汽封、叶顶汽封;多数是径向碰、也可能是轴向碰。通常情况,引起碰磨的原因很多,较常见的原因有间隙过小、缸胀不畅、缸变形、缸跑偏、支撑标高变化、隔板变形、真空影响(主要对低压转子)、振动过大等。

结合振动测试特征、相关运行参数以及#2机检修记录,分析发现, #2机振动增大与高缸、中缸胀差、膨胀无直接关系;与主蒸汽参数无关;与#1抽压力无关;与油温关系不大。并且可以初步排除碰磨原因来自缸胀不畅和滑销系统存在缺陷造成缸变形引发碰磨的可能;排除调门开启次序不妥造成碰磨的可能;排除转子热弯曲引起的间隙消失导致碰磨。 根据同类机组运行经验,由于动静碰磨而引起的汽轮机非稳定性振动,碰磨点不需要很大,只要有局部范围的动静接触,就可以引起机组足够大的振动,从#2机实际振动增大的幅度和速率看,碰磨并不严重,动静接触范围应该不大,特别是2号机轴系振动出现历史最大值以后,机组振动便一直处于优良状况运行,且未出现任何不稳定趋势;这样,因动静碰磨而引起的汽轮机非稳定性振动运行中自行消失后,揭缸检查也很难以寻找到磨痕。 参考资料:

(1)西安热工研究所,施维新,汽轮发电机组振动

(2)东南大学,陆颂元、王青华,抚顺发电公司2号机振动测试报告 (3)湖南电力试验研究所,王咏梅,大型汽轮机摩擦振动的故障特征分析 (4)抚顺发电有限责任公司: 2号汽轮发电机组检修记录

简述汽轮发电机组异常振动的原因及处理

在汽轮发电机组的运行中,机组的异常振动往往是评价一台机组运行好坏的重要标志,也因此成为评价汽轮发电机组运行稳定的重要指标之一。经验证明,汽轮发电机组的大部分事故,尤其是比较严重的设备损坏事故,都在一定程度上表现出某种异常振动。而且在毀机事故过程中都毫不列外地表现出剧烈的振动。因此对于发电厂运行人员及检修人员、电建汽机专业施工人员来说,有必要了解掌握汽轮发电机组产生异常振动的原因及其相应的处理方法。在机组运行中,一旦发生机组振动,能够根据机组振动的特征,及时地对机组发生振动的原因作出

正确的判断和恰当的处理,从而有效地防止事故的进一步扩大,避免造成严重的设备损坏或人身伤亡事故。

那么机组振动有哪些危害呢?其主要表现在对设备和人身两个方面。对设备危害主要表现为: 1、机组的动静部分摩擦 2、加速一些零件的磨损 3、造成一些部件的疲劳损坏 4、造成紧固件的断裂和松动 5、损坏基础和周围的建筑物 6、直接或间接造成设备事故 7、降低机组的经济性 对人身的损害主要表现为:

1、机组振动而带来的噪声会给人员带来疲劳感,降低工作效率 2、机组振动过大会损伤人员的某些器官,存在着人身性命安全隐患

因此,通过了解以上由于机组振动而带来的危害,运行人员和电建人员更应该掌握机组异常振动的原因,以及如何做到正确处理。就此问题下面作以简要的陈述。

汽轮发电机组的振动按激振能源的不同,可分为强迫振动和自激振动两大类。

首先了解强迫振动。强迫振动是在外界干扰力的作用下产生的,这类振动现象比较普遍。振动的主要特征是振动的主频率和转子的转速一致,振动的波形多为正弦波。而强迫振动产生的因素主要有以下几方面及相应处理: 1、转子质量不平衡。

引起转子质量不平衡的原因:一是单个转子在制造厂加工制作过程中而产生的转子上某个部位以转子中心线为对称轴方向上存在质量不平衡。这种不平衡量在转子出厂前,在厂内通过作低速动平衡,加平衡块的方式已经解决。但在安装和运行过程中,也因原平衡块松动,破坏了转子对称质量平衡,造成新的转子质量不平衡,因此,对于以上原因,在转子出厂前必须要求厂家做好,并在转子到现场后,安装检修人员必须对其全面检查,确保转子出厂合格。二是转子上某个部

分落破坏了的转子质量平衡而引起振动,尤其是挠性转子的叶片断落最能造成转子质量不平衡引起剧烈振动。例如在1999.9.10 17:23和2000.2.14 3:35天津盘山发电公司800MW汽轮机分别出现的#2机#2低压缸末级960mm叶片第43和84号叶片断裂事故。由此引起的现象有: 1)、汽轮机内或凝汽器内产生突然的声响。

2)、机组振动突然增大或抖动,轴向位移显示增大或摆动。 3)、叶片损坏较多,同样负荷下蒸汽流量增加,监视段压力上升。

4)、凝结水导电度、Na离子、Cl根增加、凝汽器水位上升,凝泵电流增加。 5)、断裂的叶片进入抽汽管道造成逆止门卡涩等。 6)、停机惰走或盘车状态能听到金属磨擦声。

7)、引起轴瓦温度和回油温度升高,同时推力瓦温度上升。 8)、停机过程经过临界转速区时振动明显增加。

这些都是因转子质量平衡遭到破坏而引起的。因此汽轮发电机组运行人员和 安装检修人员必须也了解汽轮机转子叶片断落损坏的主要原因:

1)、外来杂物造成叶片损坏。由于叶片间隙小,叶片在高速旋转过程中,如果外 来杂物进入可使叶片损坏。这种情况出现一般是在新机组调试或大修后初次启动过程中,这是由于安装或检修不良遗留杂物所至。

2)、汽缸内固定零部件脱落造成叶片损坏。此种问题纯属制造与安装原因所致。 3)、轴瓦损坏,胀差超限,大轴弯曲以及产生的强烈振动所造成的动静摩擦,使叶片损坏。

4)、水冲击可直接造成叶片损坏。 5)、长时间水蚀严重造成叶片损坏。

6)、叶片本身材料质量问题,长时间运行,超过疲劳极限使叶片损坏。如果叶片的固有频率不合格,运行中产生共振也能损坏叶片,另外叶片设计不当也是损坏叶片的一个原因。

7)、叶片过负荷。尤其是末几级由于叶片长度的原因更容易损坏叶片。 8)、汽轮机超速。

9)、汽轮机转子在临界转速区滞留时间过长使振动大造成叶片损坏。 10)、长时间低周波运行,使叶片自激振动增加容易损坏叶片。


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