汽輪發(fā)電機(jī)組幾種常見故障的振動(dòng)特征.doc

汽輪發(fā)電機(jī)組幾種常見故障的振動(dòng)特征摘要：介紹了汽輪發(fā)電機(jī)組幾種常見故障的振動(dòng)特征，對(duì)機(jī)組啟停動(dòng)態(tài)過程的振動(dòng)信息進(jìn)行全面分析，提出了防范機(jī)組動(dòng)態(tài)振動(dòng)的措施。機(jī)組啟、停機(jī)過程為動(dòng)態(tài)過程，綜合了眾多的振動(dòng)故障信息，比如摩擦振動(dòng)、高次諧波共振、分諧波共振撞擊振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)、軸瓦自激振動(dòng)、參數(shù)激振、汽流激振、摩擦渦動(dòng)等。但就機(jī)組啟停過程中，突出反映的是軸系的臨界共振。即轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于重心偏移所引起的橫向振動(dòng)與轉(zhuǎn)子所固有的頻率產(chǎn)生共振。激振力來自于轉(zhuǎn)軸。振動(dòng)發(fā)生時(shí)，轉(zhuǎn)軸的相對(duì)振動(dòng)與瓦蓋絕對(duì)振動(dòng)同步增長。但是，有時(shí)軸承振動(dòng)是突發(fā)性的，此時(shí)，軸承振動(dòng)不僅增大，還會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的噪聲；但轉(zhuǎn)軸的相對(duì)振動(dòng)卻往往沒有多大的響應(yīng)?？傊?，無論機(jī)組的升速還是降速過程，機(jī)組動(dòng)態(tài)振動(dòng)過程反映了機(jī)組潛在隱患，也反映了動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子剛度與支承剛度的差異。一、機(jī)組動(dòng)態(tài)振動(dòng)特征在此分析總結(jié)秦皇島發(fā)電有限責(zé)任公司200300MW的機(jī)組動(dòng)態(tài)過程軸系發(fā)生振動(dòng)大停機(jī)的案例。并從高、中、低壓轉(zhuǎn)子到發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子分析臨界轉(zhuǎn)速振動(dòng)超標(biāo)的問題。同時(shí)，闡明非軸系臨界共振的機(jī)理。確定機(jī)組的動(dòng)態(tài)過程是振動(dòng)多變復(fù)雜的過程，是工程技術(shù)人員需要掌握和處理的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作，下面介紹幾種常見機(jī)組故障的振動(dòng)特征。1. 300MW機(jī)組啟機(jī)和停機(jī)過程臨界轉(zhuǎn)速振動(dòng)幅值的差別由圖1可以看出機(jī)組啟動(dòng)與停機(jī)過程發(fā)勵(lì)轉(zhuǎn)子7# 軸在發(fā)電機(jī)二階臨界轉(zhuǎn)速（2200r/min）時(shí)，振動(dòng)幅值相差了約310m，且相位基本不變（發(fā)勵(lì)轉(zhuǎn)子為三支承，7# 軸為勵(lì)磁機(jī)軸承處測(cè)點(diǎn)），6# 軸（發(fā)電機(jī)后軸承測(cè)點(diǎn)）振動(dòng)在啟、停過程中卻通常相差120180，為反相變化。軸心軌跡在停機(jī)過程反應(yīng)出較強(qiáng)的負(fù)載，甚至?xí)霈F(xiàn)反進(jìn)動(dòng)。勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速在兩種狀態(tài)過程中，特征幅值響應(yīng)不一，即在啟動(dòng)當(dāng)中，發(fā)電機(jī)的二階臨界轉(zhuǎn)速與勵(lì)磁機(jī)的一階臨界轉(zhuǎn)速均在同一幅值下分辨不出，可在停機(jī)過程較清晰的看出勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速為23502450r/min（臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)值2500r/min），振動(dòng)頻率為工頻。在啟動(dòng)當(dāng)中，機(jī)組定速前發(fā)電機(jī)后軸承徑向振動(dòng)為同相振動(dòng)，定速后逐漸正常。發(fā)電機(jī)機(jī)座垂直振動(dòng)瓦蓋垂直振動(dòng)，水平振動(dòng)大于垂直振動(dòng)23倍。發(fā)電機(jī)一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)（實(shí)測(cè)880r/min），機(jī)組基礎(chǔ)平臺(tái)地面垂直振動(dòng)發(fā)電機(jī)前端蓋垂直振動(dòng)（幅值）75m 。 2. 300MW機(jī)組啟動(dòng)當(dāng)中瓦蓋振動(dòng)與轉(zhuǎn)軸振動(dòng)的差別由圖2可以看出機(jī)組啟動(dòng)當(dāng)中軸振動(dòng)與軸承蓋振動(dòng)差別甚大，即軸承蓋振動(dòng)在機(jī)組轉(zhuǎn)速2500r/min轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)值1670r/min）時(shí)，超出軸振動(dòng)三倍，而且振動(dòng)頻率為工頻；且每次啟停機(jī)狀況均有差別，一般在90150m。機(jī)組大修時(shí)，檢查缸體結(jié)合面最大間隙800m（標(biāo)準(zhǔn)間隙0.0m）。 3. 200MW機(jī)組軸系載荷點(diǎn)變化引起臨界轉(zhuǎn)速滯后 由圖3可以看出，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速在修后機(jī)組啟動(dòng)當(dāng)中，由修前的2610r/min（設(shè)計(jì)值24002600r/min）上升至2745r/min，且振動(dòng)幅值由38m224上升至101m186。振動(dòng)頻率為工頻；但在通頻時(shí)振幅最大，低頻分量占主要成分約為5.625Hz，幅值超過了工頻3倍。兩次啟機(jī)動(dòng)態(tài)過程，2200r/min前的轉(zhuǎn)速相位差512，但在2610r/min卻相差了38。需要說明的一點(diǎn)是，該機(jī)組的軸系修后較修前向機(jī)頭側(cè)挪動(dòng)約3.0mm。4. 200MW機(jī)組勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速前軸瓦發(fā)生摩擦由圖4可以看出機(jī)組啟動(dòng)后轉(zhuǎn)速n=2100r/min，由于軸系振動(dòng)的增大，軸瓦突發(fā)性的振動(dòng)增大，發(fā)出強(qiáng)烈的噪聲，此時(shí)，工頻分量反而不大，低頻振幅急劇升高，且2X，4X，5X高頻分量出現(xiàn)。 5. 200MW機(jī)組升速過程中壓轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速異常超標(biāo)200MW機(jī)組小修后首次冷態(tài)啟機(jī)，n=1000r/min時(shí)，3# 軸振動(dòng)值超標(biāo)而跳機(jī)，振動(dòng)幅值隨轉(zhuǎn)速降低而增大（圖5）的趨勢(shì)。并且轉(zhuǎn)子盤車狀態(tài)晃動(dòng)度超標(biāo)，相鄰軸瓦也有同步響應(yīng)，軸振增大，相位逆時(shí)針改變85。 以上機(jī)組動(dòng)態(tài)振動(dòng)特征，充分說明機(jī)組啟停動(dòng)態(tài)過程是一個(gè)復(fù)雜振動(dòng)過程。因此，進(jìn)行機(jī)組故障振動(dòng)分析，就需要對(duì)振動(dòng)機(jī)理的很好了解。二、機(jī)組啟停機(jī)動(dòng)態(tài)機(jī)理分析1支承系統(tǒng)共振與系統(tǒng)部件共振的區(qū)別共振通常分為支承系統(tǒng)共振和系統(tǒng)部件共振兩種，前者是激振力通過支承系統(tǒng)輸入振動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)支承系統(tǒng)自振頻率與激振力頻率符合時(shí)而產(chǎn)生的一種共振，例如軸承座某一方向自振動(dòng)頻率與激振力頻率相符而產(chǎn)生的共振；后者是振動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)某一部件自振頻率與激振力相符而產(chǎn)生的共振，例如轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速、汽缸、大直徑管路、發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)靜子某一方向自振頻率與激振力頻率相符而產(chǎn)生的共振；這兩種共振使軸承振動(dòng)增大的機(jī)理不同，前者是由于支承剛度降低，在激振力一定時(shí)，使振動(dòng)幅值增大；后者是由于部件共振，即振動(dòng)慣性力增大并作用于軸承或基礎(chǔ)上，這時(shí)在支承剛度不變的情況下，由于激振力增大而使其振幅增大。2振動(dòng)幅值與