汽輪發(fā)電機組幾種常見故障的振動特征.doc

汽輪發(fā)電機組幾種常見故障的振動特征摘要：介紹了汽輪發(fā)電機組幾種常見故障的振動特征，對機組啟停動態(tài)過程的振動信息進行全面分析，提出了防范機組動態(tài)振動的措施。機組啟、停機過程為動態(tài)過程，綜合了眾多的振動故障信息，比如摩擦振動、高次諧波共振、分諧波共振撞擊振動、隨機振動、軸瓦自激振動、參數(shù)激振、汽流激振、摩擦渦動等。但就機組啟停過程中，突出反映的是軸系的臨界共振。即轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，由于重心偏移所引起的橫向振動與轉(zhuǎn)子所固有的頻率產(chǎn)生共振。激振力來自于轉(zhuǎn)軸。振動發(fā)生時，轉(zhuǎn)軸的相對振動與瓦蓋絕對振動同步增長。但是，有時軸承振動是突發(fā)性的，此時，軸承振動不僅增大，還會發(fā)出強烈的噪聲；但轉(zhuǎn)軸的相對振動卻往往沒有多大的響應(yīng)?？傊瑹o論機組的升速還是降速過程，機組動態(tài)振動過程反映了機組潛在隱患，也反映了動態(tài)轉(zhuǎn)子剛度與支承剛度的差異。一、機組動態(tài)振動特征在此分析總結(jié)秦皇島發(fā)電有限責(zé)任公司200300MW的機組動態(tài)過程軸系發(fā)生振動大停機的案例。并從高、中、低壓轉(zhuǎn)子到發(fā)電機、勵磁機轉(zhuǎn)子分析臨界轉(zhuǎn)速振動超標的問題。同時，闡明非軸系臨界共振的機理。確定機組的動態(tài)過程是振動多變復(fù)雜的過程，是工程技術(shù)人員需要掌握和處理的現(xiàn)場實際工作，下面介紹幾種常見機組故障的振動特征。1. 300MW機組啟機和停機過程臨界轉(zhuǎn)速振動幅值的差別由圖1可以看出機組啟動與停機過程發(fā)勵轉(zhuǎn)子7# 軸在發(fā)電機二階臨界轉(zhuǎn)速（2200r/min）時，振動幅值相差了約310m，且相位基本不變（發(fā)勵轉(zhuǎn)子為三支承，7# 軸為勵磁機軸承處測點），6# 軸（發(fā)電機后軸承測點）振動在啟、停過程中卻通常相差120180，為反相變化。軸心軌跡在停機過程反應(yīng)出較強的負載，甚至?xí)霈F(xiàn)反進動。勵磁機轉(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，即在啟動當(dāng)中，發(fā)電機的二階臨界轉(zhuǎn)速與勵磁機的一階臨界轉(zhuǎn)速均在同一幅值下分辨不出，可在停機過程較清晰的看出勵磁機轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速為23502450r/min（臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計值2500r/min），振動頻率為工頻。在啟動當(dāng)中，機組定速前發(fā)電機后軸承徑向振動為同相振動，定速后逐漸正常。發(fā)電機機座垂直振動瓦蓋垂直振動，水平振動大于垂直振動23倍。發(fā)電機一階臨界轉(zhuǎn)速時（實測880r/min），機組基礎(chǔ)平臺地面垂直振動發(fā)電機前端蓋垂直振動（幅值）75m 。 2. 300MW機組啟動當(dāng)中瓦蓋振動與轉(zhuǎn)軸振動的差別由圖2可以看出機組啟動當(dāng)中軸振動與軸承蓋振動差別甚大，即軸承蓋振動在機組轉(zhuǎn)速2500r/min轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計值1670r/min）時，超出軸振動三倍，而且振動頻率為工頻；且每次啟停機狀況均有差別，一般在90150m。機組大修時，檢查缸體結(jié)合面最大間隙800m（標準間隙0.0m）。 3. 200MW機組軸系載荷點變化引起臨界轉(zhuǎn)速滯后 由圖3可以看出，勵磁機轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速在修后機組啟動當(dāng)中，由修前的2610r/min（設(shè)計值24002600r/min）上升至2745r/min，且振動幅值由38m224上升至101m186。振動頻率為工頻；但在通頻時振幅最大，低頻分量占主要成分約為5.625Hz，幅值超過了工頻3倍。兩次啟機動態(tài)過程，2200r/min前的轉(zhuǎn)速相位差512，但在2610r/min卻相差了38。需要說明的一點是，該機組的軸系修后較修前向機頭側(cè)挪動約3.0mm。4. 200MW機組勵磁機轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速前軸瓦發(fā)生摩擦由圖4可以看出機組啟動后轉(zhuǎn)速n=2100r/min，由于軸系振動的增大，軸瓦突發(fā)性的振動增大，發(fā)出強烈的噪聲，此時，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機組升速過程中壓轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速異常超標200MW機組小修后首次冷態(tài)啟機，n=1000r/min時，3# 軸振動值超標而跳機，振動幅值隨轉(zhuǎn)速降低而增大（圖5）的趨勢。并且轉(zhuǎn)子盤車狀態(tài)晃動度超標，相鄰軸瓦也有同步響應(yīng)，軸振增大，相位逆時針改變85。 以上機組動態(tài)振動特征，充分說明機組啟停動態(tài)過程是一個復(fù)雜振動過程。因此，進行機組故障振動分析，就需要對振動機理的很好了解。二、機組啟停機動態(tài)機理分析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)輸入振動系統(tǒng)，當(dāng)支承系統(tǒng)自振頻率與激振力頻率符合時而產(chǎn)生的一種共振，例如軸承座某一方向自振動頻率與激振力頻率相符而產(chǎn)生的共振；后者是振動系統(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)電機和勵磁機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增大的機理不同，前者是由于支承剛度降低，在激振力一定時，使振動幅值增大；后者是由于部件共振，即振動慣性力增大并作用于軸承或基礎(chǔ)上，這時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振動幅值與