600MW汽輪發(fā)電機(jī)組軸系振動試驗(yàn)研究

1、600mw汽輪發(fā)電機(jī)組軸系振動試驗(yàn)研究總結(jié)1、600mw汽輪發(fā)電機(jī)組基本特性簡介1.1 600mw汽輪發(fā)電機(jī)組軸系結(jié)構(gòu)目前，國產(chǎn)600mw汽輪發(fā)電機(jī)組由上海、哈爾濱和東方三大廠家分別引進(jìn)美國西屋公司、日本東芝公司和日本日立公司技術(shù)制造，主要有亞臨界和超臨界兩種型式。亞臨界機(jī)組主蒸汽壓力為16.7mpa、主蒸汽和再熱汽溫度為538；超臨界機(jī)組主汽壓力為24.2mpa、主蒸汽和再熱汽溫度為566。汽輪機(jī)都是一次中間再熱、三缸四排汽、雙背壓凝汽式。發(fā)電機(jī)為定子線圈水內(nèi)冷、定子鐵芯和定子端部氫外冷、轉(zhuǎn)子氫內(nèi)冷，靜態(tài)自并勵(lì)方式。三大主機(jī)制造廠家的機(jī)組軸系結(jié)構(gòu)基本相同，由高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)

2、電機(jī)轉(zhuǎn)子組成，軸系末端的勵(lì)磁滑環(huán)短軸連接在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的尾部，各轉(zhuǎn)子之間用剛性對輪連接。略有不同的是上海、哈爾濱機(jī)組兩個(gè)低壓缸之間有接長短軸，東方機(jī)組低壓轉(zhuǎn)子的較長外伸端代替了接長短軸。機(jī)組高中壓轉(zhuǎn)子、兩個(gè)低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子共有8個(gè)主軸承，每個(gè)軸承安裝有互成90的x、y兩個(gè)軸振動和垂直瓦振三個(gè)振動測點(diǎn)。在勵(lì)磁滑環(huán)的#9穩(wěn)定軸承上，上海、哈爾濱機(jī)組也同樣安裝了三個(gè)振動測點(diǎn)，但東方機(jī)組沒有振動測點(diǎn)。到目前為止，我省已經(jīng)安裝調(diào)試完畢投入運(yùn)行的600mw機(jī)組共有7臺，其中湘潭電廠二期工程#3、#4機(jī)為上海超臨界機(jī)組，金竹山b廠擴(kuò)建工程#1、#2機(jī)為哈爾濱亞臨界機(jī)組，鯉魚江b廠#1、#2機(jī)為東方亞臨界機(jī)

3、組，長沙電廠#1機(jī)是東方超臨界機(jī)組。即將投運(yùn)的有長沙電廠#2機(jī)組，益陽電廠二期#3、#4機(jī)為上海超臨界600mw機(jī)組。在上述幾臺機(jī)組的調(diào)試和運(yùn)行過程中，出現(xiàn)的振動問題以動靜碰磨和軸系不平衡最為多見，摩擦引起振動問題的機(jī)組占67%，需要進(jìn)行現(xiàn)場動平衡的機(jī)組約占85%，也出現(xiàn)過以前沒有的一些新問題。通過本項(xiàng)目的探索研究，投產(chǎn)機(jī)組的振動問題都已經(jīng)基本得到解決。1.2 國產(chǎn)600mw汽輪發(fā)電機(jī)組基本參數(shù)1.2.1上海超臨界600mw汽輪發(fā)電機(jī)組基本參數(shù)上海汽輪機(jī)廠、電機(jī)廠生產(chǎn)的600mw機(jī)組，汽輪機(jī)型號為n600-24.2/566/566，為超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、雙背壓、反動式汽輪機(jī)。發(fā)電

4、機(jī)型號qfsn-600-2，水氫氫冷卻方式。軸系由高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁滑環(huán)短軸組成，兩個(gè)低壓轉(zhuǎn)子之間有一根接長短軸，各轉(zhuǎn)子之間由剛性對輪連接（圖1）。#1、#2軸承為4瓦塊可傾瓦，位于高中壓缸前后的軸承箱內(nèi)；#3#6軸承也為4瓦塊可傾瓦，都座落在低壓排汽缸上；#7、#8軸承下面是兩塊活動瓦、上面為圓筒瓦，支撐在發(fā)電機(jī)端蓋上；勵(lì)磁滑環(huán)短軸與發(fā)電機(jī)尾部連接，另一端用4瓦塊可傾瓦的#9軸承支持。（1）軸系各轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)值：高中壓轉(zhuǎn)子(軸系/軸段)低壓轉(zhuǎn)子(軸系/軸段)低壓轉(zhuǎn)子(軸系/軸段)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(軸系/軸段)一階臨界轉(zhuǎn)速1640/16101680/16001690

5、/1600820/763二階臨界轉(zhuǎn)速4000/40004000/40004000/40002300/2200圖2 軸系各支撐段尺寸（2）各跨度參數(shù)：（3）各軸承參數(shù)：軸承尺寸mm軸承載荷kn軸承比壓mpa理想標(biāo)高mm軸承預(yù)調(diào)量mm1號355.6249.2156.941.7719.30.02號381266.7164.071.6154.230.03號508355.6403.82.2352.890.154號508355.6418.932.1390.660.155號508355.6415.432.3000.156號508355.6413.152.28700.157號500420320.961.5280

6、.440.08號500420308.11.46710.060.09號228.61029.4370.40514.460.0高中壓低壓對輪下張口0.237mm，低壓高0.345mm；接長軸(固定在低壓轉(zhuǎn)子)低壓對輪下張口0.251mm，低壓高0.431mm；低發(fā)對輪下張口0.14mm，低壓高0.066mm。1.2.2 哈爾濱亞臨界600mw汽輪發(fā)電機(jī)組基本參數(shù)哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽反動式汽輪機(jī)，型號為n60016.7/538/538型。機(jī)組軸系有高中壓轉(zhuǎn)子、a低壓轉(zhuǎn)子、接長短軸、b低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁整流子，各轉(zhuǎn)子均采用剛性聯(lián)軸器連接，軸系結(jié)構(gòu)與上海超臨

7、界機(jī)組基本相同（圖1）。軸系中#1#6軸承采用可傾瓦式軸承外，其余均采用橢圓形軸承。圖3 軸系撓度曲線(1) 軸系各轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)值：高中壓轉(zhuǎn)子(軸系/軸段)a低壓轉(zhuǎn)子(軸系/軸段)b低壓轉(zhuǎn)子(軸系/軸段)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(軸系/軸段)一階臨界轉(zhuǎn)速1630/16081637/16101658/1610792二階臨界轉(zhuǎn)速4000/40004000/40004000/40002249(2) 軸承標(biāo)高值：軸承號軸承標(biāo)高（mm）軸承號軸承標(biāo)高（mm）19.4860.1524.6470.5133.48810.9940.72916.4350(3) 聯(lián)軸器張口及錯(cuò)位值：連軸器號連軸器直徑(mm)張口值（*）(m

8、m)錯(cuò)位值（*）(mm)239780.127-0.2544x978用螺栓緊固x59780.356-0.508679780.1270.127注： * 張口值“+”表示聯(lián)軸器端面張口在下部較大； * 錯(cuò)位值“+”表示調(diào)速器端的聯(lián)軸器頂端較高； 23表示2號支承與3號支承之間的聯(lián)軸器； 4x表示4號支承與中間軸之間的聯(lián)軸器； x5表示中間軸與5號支承之間的聯(lián)軸器； 67表示6號支承與7號支承之間的聯(lián)軸器。1.2.3東方亞臨界600mw汽輪發(fā)電機(jī)組基本參數(shù)東方汽輪機(jī)廠、電機(jī)廠生產(chǎn)的600mw機(jī)組，汽輪機(jī)型號n600-16.7/538/538，為亞臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、雙背壓、沖動式汽輪機(jī)。發(fā)

9、電機(jī)型號qfsn-600-2-22c，水氫氫冷卻。軸系由高中壓轉(zhuǎn)子、a低壓轉(zhuǎn)子、b低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁滑環(huán)短軸組成，各轉(zhuǎn)子之間由剛性對輪連接（圖4）。#1、#2可傾瓦位于高中壓缸前后的軸承箱內(nèi)，#3#6橢圓瓦座落在低壓排汽缸上，#7、#8橢圓瓦支撐在發(fā)電機(jī)端蓋上，勵(lì)磁滑環(huán)短軸與發(fā)電機(jī)連接，另一端用一個(gè)穩(wěn)定軸承支持。機(jī)組軸系冷態(tài)安裝曲線的設(shè)計(jì)充分考慮了各轉(zhuǎn)子支承在熱態(tài)下的標(biāo)高變化量，其標(biāo)高變化量的補(bǔ)償值是根據(jù)計(jì)算值和試驗(yàn)值確定，可以保證工作狀態(tài)下軸系的旋轉(zhuǎn)中心與幾何中心達(dá)到良好的吻合。(1)臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算結(jié)果：1 階2 階高中壓轉(zhuǎn)子（軸段/軸系）1650/16924778a低壓轉(zhuǎn)子（軸段/軸

10、系）1670/17244178/3835b低壓轉(zhuǎn)子（軸段/軸系）1697/17434266發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子（軸段/軸系）933/9842691/2676(2)轉(zhuǎn)子基本參數(shù)：高中壓轉(zhuǎn)子a低壓轉(zhuǎn)子b低壓轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子長度 mm8265.58800876213063轉(zhuǎn)子質(zhì)量 kg27635646436650868849支承內(nèi)跨距 mm0006000600010061轉(zhuǎn)動慣量 kgm309622625228139777(3)各軸承在工作狀態(tài)下的負(fù)荷分配結(jié)果與不平衡響應(yīng)計(jì)算值：軸承號12345678支反力107.58164.43303.83330.11318.25333.98352.31322.88響應(yīng)值

11、1816212325232724(4)各軸承冷、熱態(tài)標(biāo)高及載荷：標(biāo) 高軸 承 載 荷軸承比壓冷 態(tài)mm熱 態(tài)mm冷 態(tài)kn熱 態(tài)kn冷 態(tài)mpa熱 態(tài)mpa1號0.470.92119.99107.581.381.232號-0.440.0176.87164.430.701.503號0-0.30415.95303.832.421.774號0-0.30297.66330.111.731.925號0-0.30306.25318.251.781.856號0-0.30386.75333.982.311.997號-0.18-0.18299.77352.311.481.738號3.873.87330.1332

12、2.881.801.76高中壓轉(zhuǎn)子與a低壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器上下、左右張口均要求為零，a、b低壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器上下、左右張口均要求0.14mm和零。2、項(xiàng)目研究主要內(nèi)容已經(jīng)投產(chǎn)和正在安裝的超臨界、亞臨界600mw汽輪發(fā)電機(jī)組是我省目前及今后一段時(shí)期內(nèi)的主力機(jī)組。由于600mw機(jī)組主蒸汽壓力和溫度比300mw機(jī)組大大提高，蒸汽流量成倍增加，軸系轉(zhuǎn)子長度也增長很多。除300mw機(jī)組上已經(jīng)發(fā)生的振動問題外，有可能存在以前沒有出現(xiàn)過的新的振動問題，必須在技術(shù)上進(jìn)行儲備，測量儀器方面提前進(jìn)行準(zhǔn)備。新的振動問題主要包括：軸系各個(gè)轉(zhuǎn)子加重相互影響必須考慮的軸系動平衡，轉(zhuǎn)子高階振動現(xiàn)場動平衡方法，汽輪機(jī)的汽流激振、低頻振

13、動和軸系穩(wěn)定性現(xiàn)象，汽輪機(jī)動靜碰磨判斷和處理，軸系標(biāo)高對機(jī)組振動的影響及軸承標(biāo)高調(diào)整，排汽缸軸承振動特性，發(fā)電機(jī)密封瓦工作狀況對振動的影響等。項(xiàng)目具體研究內(nèi)容為：（1）之前300mw機(jī)組各個(gè)轉(zhuǎn)子及支撐系統(tǒng)特性差別較大，現(xiàn)場動平衡時(shí)在某個(gè)轉(zhuǎn)子本體加重對相鄰轉(zhuǎn)子其他振動測點(diǎn)的影響很小，基本上相當(dāng)于單轉(zhuǎn)子平衡。600mw機(jī)組兩個(gè)低壓轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速接近，支撐特性相同，都是座落在排汽缸上，軸承座剛度很差。在其中一個(gè)轉(zhuǎn)子上加重很可能對另一個(gè)轉(zhuǎn)子振動產(chǎn)生較大影響，這種影響可能是振動增加，也可能是振動降低。當(dāng)另一個(gè)轉(zhuǎn)子振動增加時(shí)，必須同時(shí)調(diào)整另一個(gè)轉(zhuǎn)子的平衡。軸系中轉(zhuǎn)子之間的這種相互影響，在現(xiàn)場振動處理工作中，

14、必須對軸系各個(gè)轉(zhuǎn)子振動進(jìn)行全面考慮，以使各個(gè)測點(diǎn)振動值都在要求范圍內(nèi)。（2）300mw及以下汽輪發(fā)電機(jī)組，工作轉(zhuǎn)速一般在各個(gè)轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速之上、二階臨界轉(zhuǎn)速以下。轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動平衡考慮一階、二階振型的平衡就已經(jīng)足夠。而600mw發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子長度達(dá)10米以上，二階臨界轉(zhuǎn)速為22002700r/min，工作轉(zhuǎn)速下振動可能受三階振型的影響較大。理論上平衡三階振型必須有三個(gè)加重面，但現(xiàn)場不抽轉(zhuǎn)子的情況下顯然并不具備這一條件。必須考慮現(xiàn)場高速動平衡三階振型的軸向加重位置，以及對一階、二階振型的作用和對相鄰振動測點(diǎn)的影響。（3）大型汽輪發(fā)電機(jī)組啟停一次花費(fèi)巨大，直接燃油費(fèi)用一般在數(shù)十萬元，現(xiàn)場動平衡時(shí)力求一次

15、成功。這項(xiàng)工作對專業(yè)人員提出了很大挑戰(zhàn)，不僅需要一定的理論知識，更需要豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。除加重形式、軸向位置選取和加重大小外，現(xiàn)場動平衡技術(shù)最關(guān)鍵的是試加重角度的確定，即振動滯后角的選取。（4）為達(dá)到盡可能高的熱效率，大型汽輪機(jī)通流部分徑向間隙小，在汽缸變形、管道推拉力和凝汽器真空等因素作用下，某些部分動靜間隙可能減小甚至消失，從而產(chǎn)生碰磨振動。啟動升速過程中發(fā)生動靜碰磨時(shí)，必須實(shí)時(shí)決定機(jī)組是升速，還是繼續(xù)暖機(jī)，或者是停機(jī)盤車。在工作轉(zhuǎn)速下或帶負(fù)荷時(shí)發(fā)生碰磨時(shí)，根據(jù)振動變化幅值和周期，判斷碰磨處于哪一個(gè)階段，是否有運(yùn)行調(diào)整措施等。 此外，一般密封瓦碰磨對發(fā)電機(jī)振動也會產(chǎn)生較大影響，甚至對附近其他

16、測點(diǎn)振動也有明顯影響。當(dāng)發(fā)電機(jī)及附近測點(diǎn)振動較大時(shí)，分析密封瓦碰磨的作用。（5）600mw汽輪機(jī)蒸汽參數(shù)高，主汽流量大，通過汽流激振力可能使高中壓轉(zhuǎn)子振動跳動。注意低頻振動與軸承載荷分配、汽門運(yùn)行方式和閥門開度的關(guān)系，低頻振動對機(jī)組運(yùn)行安全的影響，抑制低頻振動的措施等。3、汽輪發(fā)電機(jī)組動靜碰磨振動試驗(yàn)研究隨著汽輪發(fā)電機(jī)組向高參數(shù)、大容量方向發(fā)展，對機(jī)組效率的要求也不斷提高，汽輪機(jī)動靜間隙越來越?。涣硗?，由于設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行等多種因素也會影響汽輪機(jī)通流間隙的變化。機(jī)組發(fā)生碰磨的可能性越來越大，動靜碰磨已經(jīng)成為基建調(diào)試和在役運(yùn)行機(jī)組的主要故障之一。它輕則出現(xiàn)強(qiáng)烈振動，嚴(yán)重的可造成轉(zhuǎn)子永久彎曲，甚至

17、軸系損壞。3.1汽輪發(fā)電機(jī)組碰磨振動現(xiàn)場監(jiān)測3.1.1 a廠25mw機(jī)組勵(lì)磁機(jī)摩擦振動事例a廠#7機(jī)組運(yùn)行中勵(lì)磁機(jī)及附近軸承振動不斷變化，某兩天在12:349:18約21小時(shí)的一段時(shí)間內(nèi)勵(lì)磁機(jī)前后軸承水平振動變化曲線如下圖5。振動變化周期約2小時(shí)左右，振動幅值絕大部分時(shí)間在50m以內(nèi)變化，只有一次約早晨5:00幅值最大達(dá)110m，相位約增加100，振動主要是50hz工頻分量。運(yùn)行參數(shù)基本穩(wěn)定，主汽壓力3.73mpa、溫度446，負(fù)荷24.5mw，真空-94kpa，潤滑油溫度42，汽缸熱膨脹8.5mm、軸向位移0.14mm，發(fā)電機(jī)無功11.1mvar，勵(lì)磁電流590a、勵(lì)磁電壓74v，發(fā)電機(jī)進(jìn)出

18、口風(fēng)溫42、67。下表1為其中一個(gè)周期內(nèi)勵(lì)磁機(jī)#5、#6軸承水平振動變化數(shù)據(jù)。表1 勵(lì)磁機(jī)#5、#6軸承水平振動 m/時(shí) 間#5軸承水平#6軸承水平10：3015/16113/15111：3059/26084/26612：307/1782/200從#6軸承水平振動其中一段時(shí)間內(nèi)的瀑布圖6和頻譜圖7可以看出，振動以工頻分量為主，還有2、3、4倍頻高頻成分和10hz左右的低頻分量。從時(shí)域波形圖8看，正弦波上半部分存在分叉現(xiàn)象。這是一種典型的一般動靜碰磨引起的振動現(xiàn)象。勵(lì)磁機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，停機(jī)后用塞尺檢查風(fēng)檔、油檔間隙都在0.3mm以上，揭開勵(lì)磁機(jī)兩邊風(fēng)檔和#5、#6軸承前后油檔上半部分檢查，軸相應(yīng)位置

19、沒有發(fā)現(xiàn)磨損痕跡。由于運(yùn)行中勵(lì)磁機(jī)碳刷處存在冒火花現(xiàn)象，檢修中車削平整整流子，安裝后調(diào)整碳刷緊力。再次開機(jī)帶負(fù)荷后，勵(lì)磁機(jī)振動波動現(xiàn)象再也沒有出現(xiàn)過。圖5 勵(lì)磁機(jī)#5、#6軸承水平振動變化過程圖6 勵(lì)磁機(jī)#6軸承水平振動瀑布圖圖7 勵(lì)磁機(jī)#6軸承水平振動頻譜圖8 勵(lì)磁機(jī)#6軸承水平振動波形3.1.2 b廠#1機(jī)組高中壓轉(zhuǎn)子摩擦振動事例b廠#1機(jī)組調(diào)試時(shí)，電氣試驗(yàn)過程中，機(jī)組維持額定轉(zhuǎn)速空負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間較長。高中壓轉(zhuǎn)子#1、#2軸振動在5月30日和31日兩次出現(xiàn)振動增大的現(xiàn)象，前一次導(dǎo)致打閘停機(jī)盤車4小時(shí)，后一次不得不降低轉(zhuǎn)速到2000r/min維持暖機(jī)轉(zhuǎn)速磨合運(yùn)行。主要原因是長時(shí)間空負(fù)荷運(yùn)行引起

20、高中壓汽缸變形導(dǎo)致動靜碰磨使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲。通過調(diào)整運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行方式以后，解決了高中壓轉(zhuǎn)子振動增加的問題。圖9為高中壓轉(zhuǎn)子動靜之間從一般碰磨發(fā)展到嚴(yán)重碰磨過程中軸振動1y、2y變化曲線。在5:40、7:03、11:32出現(xiàn)了三次大的振動峰值，從18:40開始，振動連續(xù)爬升兩個(gè)臺階，19:58開始高中壓轉(zhuǎn)子軸振動快速增加(2y-120m)，20:09軸振動1y、2y分別達(dá)184、237m打閘停機(jī)。降速過程中，軸振動1y在轉(zhuǎn)速1441r/min有最大峰值114m(107m/135)，軸振動2y在轉(zhuǎn)速1374r/min有最大峰值288m(284m/112)。碰磨過程中，軸振動2y相位角在31156

21、之間變化，軸振動2y頻譜豐富，1倍頻到9倍頻都存在，還有低頻成分，但主要是工頻分量變化顯著。碰磨嚴(yán)重時(shí)，#2軸心軌跡出現(xiàn)“8”形狀，振動最大時(shí)，#2軸心軌跡為一個(gè)大大的“o”形（圖12）。從停機(jī)降速過程軸位置變化曲線看（圖14），工作轉(zhuǎn)速下，由于橢圓瓦油膜力的作用，#3、#4、#5、#6、#7、#8軸承中心往轉(zhuǎn)動方向水平偏移0.27、0.2、0.305、0.265、0.255、0.16mm，垂直方向上抬0.225、0.208、0.221、0.20、0.158、0.106mm。#1、#2可傾瓦垂直方向上抬0.223、0.22mm，由于分別受主油泵和#3軸承影響，它們分別往轉(zhuǎn)動方向偏移0.01、0

22、.04mm。圖9 電氣試驗(yàn)時(shí)高中壓轉(zhuǎn)子碰磨發(fā)展過程軸振動1y/2y變化情況圖10 高中壓轉(zhuǎn)子碰磨軸振動2y幅值/相位變化情況圖11 高中壓轉(zhuǎn)子碰磨時(shí)軸振動2y頻譜圖13 #1機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子嚴(yán)重碰磨后停機(jī)降速特性曲線圖12 (a)30日10:09#2軸振動軸心軌跡圖 (b)30日11:18#2軸振動軸心軌跡圖圖14 熱態(tài)停機(jī)過程軸中心位置變化曲線3.1.3 c廠#2機(jī)#2軸承附近動靜碰磨振動事例2006年6月18日13:15時(shí)c電廠#2機(jī)組進(jìn)行首次沖轉(zhuǎn)，機(jī)組轉(zhuǎn)速在1000r/min以后，#1、#2軸振隨轉(zhuǎn)速增加而迅速增大，特別是2y軸振。1172r/min時(shí)2y軸振達(dá)250m手動打閘停機(jī)，降速時(shí)各

23、瓦振動均大幅增加。其升、降速振動數(shù)據(jù)見表1，時(shí)基圖和波特圖見圖15、圖16，投盤車后,偏心為400m。18日19:12時(shí)機(jī)組進(jìn)行第二次沖轉(zhuǎn)，機(jī)組轉(zhuǎn)速在1320r/min時(shí)，2y、3x軸振 增大到160m ，降速再降速,最后降到600r/min也無法控止振動減小或穩(wěn)定，手動打閘停機(jī)（其升速振動數(shù)據(jù)見表2）。 19日3:59時(shí)#2機(jī)組進(jìn)行第三次沖轉(zhuǎn)，機(jī)組轉(zhuǎn)速到1450r/min時(shí)，2y 軸振 大 達(dá)150m ，降速到500r/min，手動打閘停機(jī)，（其升速振動數(shù)據(jù)見表2）。 19 日13:34 時(shí)汽機(jī)進(jìn)行第4次沖轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速到達(dá)中速暖機(jī)（轉(zhuǎn)速2450r/min），暖機(jī)100分鐘后升速(暖機(jī)末期振動有增

24、大趨勢)，升速到2620rpm時(shí)#2y軸振大，手動打閘停機(jī)。19 日19:40時(shí)汽機(jī)進(jìn)行第5次沖轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速首次到達(dá)工作轉(zhuǎn)速，工作轉(zhuǎn)速下各瓦振動數(shù)據(jù)及過臨界振動數(shù)據(jù)基本正常。表2 #2機(jī)組前三次沖轉(zhuǎn)振動數(shù)據(jù) 單位: m/首次沖轉(zhuǎn)振動數(shù)據(jù)時(shí)間轉(zhuǎn)速1x軸振2x軸振3x軸振4x軸振13:29:34100016.6 13.6/9262 45/32157.1 46.8/8028.9 21.4/19113:31:11116032 28.2/2162 139/312117 101/11179.4 70/174第二次沖轉(zhuǎn)振動數(shù)據(jù)時(shí)間轉(zhuǎn)速1x軸振2x軸振3x軸振4x軸振19:3310008.1 2.6/na24.9

25、 12.5/4245.5 35/30226 17.5/25311608.4 2.1/225.6 20/5559.3 53.6/33826 18/25312008.2 2/na28.1 21.4/59/130019.1 15.7/30037.1 21.7/32560.3 49.6/3029 16.5/72132028.5 25/313/132241.5 38/32786.9 72.4/31758.3 45.5/4538 28/165第三次沖轉(zhuǎn)振動數(shù)據(jù)時(shí)間轉(zhuǎn)速1x軸振2x軸振3x軸振4x軸振3:59:48142027 25/26028 20/21451 39/4050 40/994:00:4814

26、5049 47/28763 48/278 / 32/4246 35/108圖15 軸振動2x時(shí)域波形圖16 汽輪機(jī)升、降速軸振動波特圖機(jī)組前四次沖轉(zhuǎn)振動大的主要原因是：#2瓦處發(fā)生嚴(yán)重碰磨(各波特圖及時(shí)基圖明顯可以看出機(jī)組發(fā)生了嚴(yán)重碰磨,2x軸振波行圖波峰存在嚴(yán)重削波現(xiàn)象,波特圖中降速時(shí)機(jī)組各軸振動遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于升速時(shí)的振動。 從#1、#2瓦的軸振動幅值以及產(chǎn)生振動的先后，判斷認(rèn)為主要是#2瓦處發(fā)生碰磨。運(yùn)行現(xiàn)場的檢查聽音情況是：#2瓦處明顯存在異常的碰擊聲。從#2機(jī)組安裝數(shù)據(jù)查得，#2瓦處電建安裝的軸封間隙偏?。ㄆ?.050.18mm）。根據(jù)安裝數(shù)據(jù)及聽音判斷軸封處發(fā)生碰磨的概率最大,由于軸封位

27、置的特殊性及其可磨性,決定采取沖轉(zhuǎn)磨合的方法解決此問題。機(jī)組經(jīng)過4次沖轉(zhuǎn)碰磨,使得碰磨處間隙逐步擴(kuò)大，機(jī)組#2瓦處的嚴(yán)重碰磨逐步變?yōu)檩p度碰磨,機(jī)組終于在第5次沖轉(zhuǎn)時(shí)到達(dá)工作轉(zhuǎn)速。6月21日24日的多次開機(jī)過程中2x、2y振動數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定在90-128m，無擴(kuò)大趨勢（0-480mw）。3.1.4 d廠#3機(jī)組劇烈碰磨振動事例（1）劇烈碰磨振動發(fā)生過程d廠#3機(jī)組整套啟動第一次沖轉(zhuǎn)于2006年2月10日2:38開始，9:30第一次到達(dá)3000r/min。12日19：30opc（103%額定轉(zhuǎn)速）超速試驗(yàn)成功，19：43電氣超速試驗(yàn)（105%額定轉(zhuǎn)速）成功，19：52ets超速試驗(yàn)（110%額定轉(zhuǎn)速

28、）成功，20：50機(jī)械超速試驗(yàn)開始，目標(biāo)轉(zhuǎn)速3360r/min，升速率為100r/min，升速至3250 r/min時(shí)升速率改為50r/min，3318r/min撞擊子動作跳機(jī)后轉(zhuǎn)速下降的同時(shí)振動迅速增大。轉(zhuǎn)速降到3280r/min左右時(shí)，低壓轉(zhuǎn)子軸振動都接近或超過跳機(jī)值，運(yùn)行人員立即破壞真空緊急停機(jī)?，F(xiàn)場測量#4瓦垂直振動達(dá)100m左右，振動值記錄詳見表3、表4。根據(jù)機(jī)組dcs記錄的振動曲線(圖17)，轉(zhuǎn)速3287 r/min時(shí)3x為237m、 3y為332m 、4x為312m 、4y為248m。異常振動發(fā)生前后運(yùn)行參數(shù)：潤滑油壓力0.14mpa，潤滑油溫度40，#3軸承金屬溫度69，#4軸

29、承金屬溫度76，真空-90kpa，低壓缸與轉(zhuǎn)子差脹情況正常，低壓缸排汽溫度正常，低壓軸封體溫度89。表3 正常升速和超速過程低壓轉(zhuǎn)子軸振動轉(zhuǎn)速#3x#4x轉(zhuǎn)速#3x#4xr/min通頻m工頻m/通頻m工頻m/r/min通頻m工頻m/通頻m工頻m/15003513.4/7417.17.5/168300061.454.2/14274.162.4/285200037.82.1/31.522.4/244310055.546.5/15164.453.2/280250034.49.3/8152.941.4/236320061.352.2/16570.958.3/292300063.658.3/14177.

30、767.1/290330063.152.9/17267.857.6/303表4 異常情況前后低壓轉(zhuǎn)子軸振動轉(zhuǎn)速r/min#3x#4x轉(zhuǎn)速#3x#4x通頻m工頻m/通頻m工頻m/r/min通頻工頻m/通頻m工頻m/300058.151.7/14870.861.2/2833100217195/306230223/99310054.144.2/15564.453.5/2783000212188/305206197/100320061.250.9/16570.459.9/2882500143113/252152146/59330065.752.2/17467.357.3/300200098.872.2

31、/22863.259.9/603280268238/326236226/117150085.882.2/14688.782.5/1053200241214/315238227/109圖17 超速試驗(yàn)dcs記錄曲線 超速試驗(yàn)異常振動發(fā)生前后振動數(shù)據(jù)圖18 超速試驗(yàn)異常振動發(fā)生前后轉(zhuǎn)速特性曲線圖20 超速試驗(yàn)異常振動發(fā)生后軸振動頻譜圖22 超速試驗(yàn)異常振動發(fā)生后軸振動波形圖19 超速試驗(yàn)異常振動發(fā)生后軸振動波形停機(jī)后轉(zhuǎn)子處于盤車狀態(tài)時(shí)，揭開低壓缸人孔門進(jìn)入缸內(nèi)檢查，兩端末級葉片外觀沒有發(fā)現(xiàn)缺陷，在內(nèi)缸中未聽到磨擦聲音，低壓轉(zhuǎn)子末級葉輪上的配重塊正常，低壓缸噴水裝置噴頭情況基本正常，低壓外缸臺板螺栓

32、情況正常，缸體與臺板接觸正常，外缸滑銷系統(tǒng)正常。為準(zhǔn)確判斷機(jī)組振動情況，13日4:35機(jī)組再次啟動升速，轉(zhuǎn)速2300r/min以上時(shí)，低壓轉(zhuǎn)子軸振動快速增加，2507r/min時(shí)機(jī)組tsi振動測量系統(tǒng)顯示低壓轉(zhuǎn)子#3、#4軸絕對振動超過保護(hù)值（254m）跳機(jī)（表5）。表5 再次開機(jī)低壓轉(zhuǎn)子軸振動 m/轉(zhuǎn)速r/min#3x#4x轉(zhuǎn)速#3x#4x通頻工頻通頻工頻r/min通頻工頻通頻工頻150078.972.5/16075.970.9/104210010677.9/24778.674.3/76160094.482.8/19746.343.4/132220010170.7/25373.269.1/8

33、5170095.674.8/21432.828.5/110230010170.4/24564.660.9/62180097.973.5/22431.426.5/83240012494.8/25110399.2/58190097.771.2/23144.540.9/652500145114/255152146/61200010172.7/2376460.4/64（2）劇烈碰磨振動初步分析2月14日有關(guān)單位一起對振動異常現(xiàn)象進(jìn)行初步分析：a、振動的增加是在短短幾秒內(nèi)發(fā)生的，3318r/min時(shí)各軸承振動值正常，但降至3287r/min時(shí)3軸振值與4軸振值很大，#6軸振值也有較大變化。振動相位也有突

34、變，在3300r/min附近#4x、#3x相位分別變化了175和152度，突發(fā)振動前，#3x和#4x的相位相差128度，之后差值達(dá)151度；3000r/min時(shí)相位相差136度，突發(fā)振動之后下降至3000r/min時(shí)差值達(dá)156度。大振動后機(jī)組再次沖至2500r/min時(shí)，振動值和相位與突發(fā)振動后降至這一轉(zhuǎn)速附近時(shí)的振動值非常接近，說明機(jī)組振動還是具有重復(fù)性。b、突發(fā)振動后，#3、#4軸承振動主要是轉(zhuǎn)速分量，低頻和高頻分量極小。c、瓦溫變化的趨勢圖表明超速過程中瓦溫的變化不大，尤其在振動突變前后瓦溫幾乎未變化，說明軸瓦工作狀況正常，突發(fā)振動后再次沖至2500r/min時(shí)軸瓦溫度未見任何異常。如

35、果軸承破損會直接降低支撐剛度，尤其嚴(yán)重破損時(shí)將會引起特大振動，同時(shí)也必然會出現(xiàn)瓦溫升高。在超速和停機(jī)過程中，沒有出現(xiàn)瓦溫升高的現(xiàn)象，在其后開機(jī)過程中，軸承工作也正常，因此這一故障可能性不存在。d、油膜失穩(wěn)或油膜振蕩會引起軸承出現(xiàn)大振動，但出現(xiàn)這一故障時(shí)它有一個(gè)發(fā)生、發(fā)展的過程，通常這一過程的時(shí)間要15秒以上。而且它會出現(xiàn)半速或低頻振動分量，而且占整個(gè)振動分量的80%以上，而發(fā)生大振動的分量主要是轉(zhuǎn)速分量，而且時(shí)間很短，出現(xiàn)這一故障的可能性沒有。e、供油出現(xiàn)故障會降低支撐剛度，振動增大，但同時(shí)也會引起軸承的損壞，這一過程一般有一段時(shí)間，而且兩個(gè)軸承同時(shí)出現(xiàn)這一故障的可能性極小。f、對輪連接緊力或

36、摩擦力不夠，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高，離心力增大以致超過摩擦力時(shí)，兩個(gè)對輪錯(cuò)開，導(dǎo)致激振力增大，振動上升。一般隨著離心力加大，逐步變形錯(cuò)位，激振力是慢慢增加的。若對輪突然錯(cuò)位，激振力也會突然增大，振動也會突變，這一故障特征都會出現(xiàn)二倍頻分量。突發(fā)振動時(shí)的振動分量主要是轉(zhuǎn)速分量，連接對輪的錯(cuò)位引起的可能性也極小。g、轉(zhuǎn)子突然失去平衡，軸承振動突變，這一過程可在1秒鐘內(nèi)完成。出現(xiàn)這一情況有以下幾種可能性：一是葉片突然斷裂，當(dāng)葉片本身存在材料缺陷，離心力增大到一定值后突然斷裂，掉下一塊則轉(zhuǎn)子將失去平衡；二是葉片發(fā)生了動靜碰撞，葉片掉出一塊，使轉(zhuǎn)子失衡；三是葉片固定端存在間隙，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高離心力增大到一定量值后，突然

37、飛出一定的距離，使轉(zhuǎn)子失衡。但是出現(xiàn)的故障必須反對稱，否則過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)振動會與超速試驗(yàn)前很不一樣。h、轉(zhuǎn)子發(fā)生動靜碰磨對于新機(jī)組試運(yùn)階段是常見的振動故障之一，尤其一些參數(shù)控制不好如軸封壓力和溫度過高，就會引起碰磨。#2#7軸承都曾先后出現(xiàn)過輕微的碰磨，但經(jīng)過一段時(shí)間間隙磨大后，轉(zhuǎn)子熱彎曲就能自動恢復(fù)，振動值能恢復(fù)到原來的水平。碰磨通常有一定的時(shí)間過程，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生這樣的大振動很少見。為了摸清突發(fā)振動后缸內(nèi)的實(shí)際狀況，了解突發(fā)振動產(chǎn)生的原因，消除機(jī)組大振動故障，決定對1低壓缸揭蓋檢查。(3)揭缸測量檢查情況和處理措施2月21日吊中低壓連通管，低壓外、內(nèi)上缸、上半持環(huán)、第6級與第7級上半隔板吊開

38、后，23日發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子各級圍帶汽封及隔板汽封上半存在碰磨現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子14級與隔板汽封磨擦嚴(yán)重，尤以正、反4級汽封碰磨最為嚴(yán)重，與隔板汽封接觸的轉(zhuǎn)子上是一片藍(lán)色磨痕，說明碰磨的溫度很高（圖片）。部分汽封片碰磨后尖齒處存在裂紋。揭缸過程中檢查：轉(zhuǎn)子葉片完好，沒有斷葉片現(xiàn)象；軸承狀態(tài)良好，沒有缺陷；對輪連接正常，未松動；缸體內(nèi)無異物。經(jīng)測量，轉(zhuǎn)子晃度值正常未發(fā)生彎曲。內(nèi)缸與外缸定位銷正常，缸體支撐桿正常，凝汽器喉部抽汽管正常，凝汽器底部支座正常。吊出轉(zhuǎn)子及下半隔板、下半持環(huán)后，內(nèi)缸合空缸檢查時(shí)法蘭內(nèi)側(cè)間隙均在1.8mm以上。在內(nèi)缸內(nèi)側(cè)螺絲全緊、外側(cè)螺絲緊1/3以上的情況下消除法蘭間隙，用拉鋼絲的方法測量缸

39、體變形。調(diào)端7級下沉1.94mm、并向a列側(cè)偏移0.88mm，調(diào)端6級下沉1.14mm、并向a列側(cè)偏移0.66mm，靜葉持環(huán)調(diào)端5級處下沉0.69mm，靜葉持環(huán)調(diào)端2級處下沉0.49mm，電端7級下沉1.47mm、并向b列側(cè)偏移0.88mm，電端6級下沉1.07mm、并向b列側(cè)偏移0.62mm，靜葉持環(huán)電端5級處下沉0.47mm，靜葉持環(huán)電端2級處下沉0.40mm。外缸中分面揚(yáng)度為向外揚(yáng)，并超過標(biāo)準(zhǔn)值，說明內(nèi)缸相對安裝時(shí)已經(jīng)下沉和偏移。由于內(nèi)缸下沉并變形，對低壓缸通流徑向間隙測量重新調(diào)整?？紤]到低壓內(nèi)缸整體往上調(diào)的難度較大，決定對靜葉持環(huán)往上調(diào)0.4mm，對電端6級上調(diào)1.20mm、向a列側(cè)調(diào)

40、0.62mm，對調(diào)端6級上調(diào)1.20mm、向b列側(cè)調(diào)0.62mm，對電端7級上調(diào)1.50mm、向a列側(cè)調(diào)0.88mm，對調(diào)端7級上調(diào)1.80mm、并向b列側(cè)調(diào)0.88mm。并將上部汽封徑向間隙比廠家安裝最大值放大0.30mm。針對1低壓缸存在的問題，在處理的過程中對2低壓缸末級葉片徑向間隙作檢查，發(fā)現(xiàn)與安裝值的偏差在0.30mm內(nèi)，說明2低壓缸目前狀態(tài)良好。揭蓋檢查消除了缸體變形造成的間隙過小的缺陷，未發(fā)現(xiàn)其他引發(fā)突發(fā)振動的因素。裝復(fù)后，3月5日10時(shí)50分汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)，升速過程和并網(wǎng)帶負(fù)荷振動正常。(4)劇烈碰磨振動分析揭蓋之后，根據(jù)碰磨情況結(jié)合振動數(shù)據(jù)對突發(fā)振動進(jìn)行分析。這次瞬間突發(fā)振動是由

41、碰撞摩擦產(chǎn)生的非線性激振力引起的異常振動，它不是通常的碰磨引起轉(zhuǎn)子熱彎曲而發(fā)生的振動，而是大碰磨力直接激振。這次碰磨點(diǎn)不是轉(zhuǎn)子的中點(diǎn)，而是轉(zhuǎn)子中心點(diǎn)兩側(cè)約1/4轉(zhuǎn)子支撐跨度的地方，應(yīng)該是反對稱碰磨，在超速到3300r/min時(shí)轉(zhuǎn)子振動接近二階振型，轉(zhuǎn)子上變形最大點(diǎn)應(yīng)該是在這兩點(diǎn)上。突發(fā)振動的激振力與原始?xì)堄嗖黄胶饬χg的夾角約為170度左右，使振動時(shí)的相位與原振動相位變化了150度。二階振型出現(xiàn)的碰磨對一階振型的殘余不平衡未造成大的影響，降速時(shí)一階臨界的振動沒有發(fā)生大的變化。(5)初步結(jié)論產(chǎn)生這次突發(fā)性振動的主要原因是由于1低壓缸缸體下沉和變形，造成轉(zhuǎn)子與汽缸上部動靜間隙消失，動靜之間產(chǎn)生了劇

42、烈碰磨，非線性激振力短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致異常振動，揭缸處理后動靜之間間隙增大，再開機(jī)振動正常。湘潭#3機(jī)1低壓轉(zhuǎn)子的突發(fā)性振動具有特殊性。3.2動靜碰磨分類和振動原因3.2.1 動靜碰磨分類根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，可以分為啟動過程動靜碰磨和工作轉(zhuǎn)速下的動靜碰磨。根據(jù)接觸部位多少，可以分為部分碰磨和全周碰磨；根據(jù)摩擦發(fā)生不同的時(shí)間段，可以分為早期碰磨、中期碰磨和晚期碰磨。根據(jù)摩擦接觸方向，可以分為軸向碰磨和徑向碰磨。汽輪發(fā)電機(jī)組由于徑向間隙小，軸向間隙相對較大，大多數(shù)動靜摩擦都發(fā)生在徑向。徑向碰磨對機(jī)組振動的影響也最大，也是本項(xiàng)目研究的重點(diǎn)。根據(jù)摩擦引起振動幅值的不同，可以分為一般碰磨、嚴(yán)重碰磨和劇烈碰磨。以

43、軸振動在100m以內(nèi)變化的稱為一般碰磨，最大軸振動達(dá)100200m稱為嚴(yán)重碰磨，軸振動幅值在極短時(shí)間內(nèi)增加到200254m以上的稱為劇烈碰磨。3.2.2動靜碰磨振動原因汽輪機(jī)徑向動靜碰磨經(jīng)常發(fā)生在隔板汽封、葉頂汽封、端部軸封和油檔等部位，氫冷發(fā)電機(jī)密封瓦也經(jīng)常會發(fā)生動靜碰磨。碰磨通常有下列幾方面原因：（1）由于設(shè)計(jì)、安裝或檢修方面原因，動靜間隙給定值、調(diào)整值或預(yù)留值偏小。（2）由于管道的作用力使汽缸跑偏，汽缸上下、左右溫差過大導(dǎo)致汽缸變形，或汽缸膨脹不均。（3）由于質(zhì)量不平衡、轉(zhuǎn)子彎曲或軸系失穩(wěn)等導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸振動過大。（4）軸承標(biāo)高變化、凝汽器真空變化、基礎(chǔ)不均勻沉降等等也影響動靜間隙。3.3

44、機(jī)組動靜碰磨振動的主要特征（1）由于熱彎曲產(chǎn)生不斷變化的新的不平衡力，因此振動信號以工頻變化為主。由于受到?jīng)_擊和一些非線性因素影響，可能會出現(xiàn)少量低頻、倍頻和高頻成分。（2）一般摩擦振動幅值和相位具有波動特性。幅值一般波動3050m，有時(shí)也為1525m。（3）一般碰磨時(shí)，機(jī)組振動波動的持續(xù)時(shí)間可能比較長。（4）振動時(shí)域波形存在截頂現(xiàn)象。（5）停機(jī)后盤車時(shí)，大軸晃度值比原始值大幅度增加。（6）降速過臨界時(shí)的振動一般較正常升速時(shí)大。（7）嚴(yán)重碰磨和劇烈碰磨時(shí)，幅值和相位不再波動，振幅會急劇增加。3.4 機(jī)組動靜碰磨振動的理論分析動靜碰磨時(shí)，轉(zhuǎn)子除正常受力外，還通過接觸點(diǎn)m受到靜止部件的徑向作用力n

45、和逆轉(zhuǎn)動方向的摩擦力f（圖5）。動靜碰磨是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，它同時(shí)存在三種物理現(xiàn)象：碰撞、摩擦和轉(zhuǎn)子剛度的增加。碰撞是一個(gè)時(shí)間很短的沖擊效應(yīng)，相當(dāng)于一個(gè)脈沖函數(shù)，包含豐富的頻譜，碰撞同時(shí)使轉(zhuǎn)子正常的運(yùn)動受到阻礙，正弦波頂部通常被截?cái)唷ＤΣ潦罐D(zhuǎn)子產(chǎn)生熱變形，工頻分量的幅值和相位不斷變化。動靜部分接觸后，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子增加了一個(gè)支撐點(diǎn)，剛度必然增加，轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速有可能變化。運(yùn)行中的轉(zhuǎn)子必然存在振動，動靜碰磨使轉(zhuǎn)子振動高點(diǎn)h處發(fā)熱后局部膨脹，引起轉(zhuǎn)子熱彎曲，從而增加一個(gè)新的不平衡力，使振動發(fā)生變化。在摩擦斷面的二維坐標(biāo)中，設(shè)a為轉(zhuǎn)子上存在的原始不平衡量，滯后角的振動高點(diǎn)h為摩擦發(fā)熱位置，即轉(zhuǎn)子產(chǎn)生臨時(shí)

46、熱彎曲的位置。b代表由于摩擦引起的新的不平衡，b、a合成后得到一個(gè)新的不平衡力a1和新的振動高點(diǎn)h1，如此不斷循環(huán)反復(fù)下去。轉(zhuǎn)子上原始不平衡位置是不變的，摩擦產(chǎn)生的熱不平衡b、b1是逆轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動的，當(dāng)熱不平衡旋轉(zhuǎn)到與原始不平衡a同相時(shí)，疊加后振動最大；當(dāng)熱不平衡旋轉(zhuǎn)到與原始不平衡a反相時(shí)，疊加后振動最小。轉(zhuǎn)子綜合不平衡相當(dāng)于逆轉(zhuǎn)動方向一直在旋轉(zhuǎn)，即碰磨振動發(fā)生時(shí)，工頻振動的幅值和相位是不斷變化的，這也是現(xiàn)場判斷碰磨振動發(fā)生的主要依據(jù)。轉(zhuǎn)子摩擦熱效應(yīng)是工頻振動幅值和相位的增加，用下面簡單的數(shù)學(xué)模型加以解釋：一個(gè)由潤滑軸承支撐的均質(zhì)轉(zhuǎn)子，在第一臨界轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子和靜子在某個(gè)軸向區(qū)段r處發(fā)生摩擦，由于摩擦

47、熱效應(yīng)使轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲產(chǎn)生附加不平，轉(zhuǎn)子的模態(tài)為：式中：z以復(fù)數(shù)表示的轉(zhuǎn)子橫向位移，x為水平方向，y為垂直方向； k、m分別表示轉(zhuǎn)子橫向剛度和質(zhì)量； ds外阻尼； d轉(zhuǎn)子圓周流體徑向阻尼； 流體園周平均速度比； 轉(zhuǎn)速； m、分別表示轉(zhuǎn)子模態(tài)不平衡質(zhì)量的半徑及角度； pt(t)由熱產(chǎn)生的軸彎曲，以隨軸一起轉(zhuǎn)動的坐標(biāo)表示，其彎曲是時(shí)間的函數(shù)，與摩擦有關(guān)； k 取決于摩擦區(qū)軸向位置的模態(tài)因子；s摩擦區(qū)和模態(tài)質(zhì)量區(qū)之間與軸偏轉(zhuǎn)有關(guān)的一個(gè)恒定的角度。熱彎曲發(fā)生在軸位移高點(diǎn)處，由于熱彎曲而產(chǎn)生新的附加不平衡與原始不平衡合成后又作用到轉(zhuǎn)子上，在第一臨界轉(zhuǎn)速以下，重點(diǎn)與高點(diǎn)之間的角度(位移滯后于不平衡的角度)小

48、于90，因此其向量和大于原始不平衡，得出合成向量后，根據(jù)滯后角又得到轉(zhuǎn)子位移新的高點(diǎn)。假定熱彎曲pt是已知的，并隨時(shí)間t變化，在沒有摩擦的情況下，由方程(1)描述的轉(zhuǎn)子振動僅由初始不平衡引起，即：其幅值和相位為：角度+0是由鍵相傳感器測得的高點(diǎn)位置。摩擦發(fā)生時(shí)，由于熱效應(yīng)使軸彎曲，從而產(chǎn)生新的不平衡。這時(shí)，同步振動發(fā)生變化，由摩擦產(chǎn)生的不平衡力為：因?yàn)?t+0,這時(shí)，轉(zhuǎn)子響應(yīng)變?yōu)椋菏街校簽檩S彎曲引起的不平衡力產(chǎn)生的振幅，其相位與0相同，由(4)式表示的兩種響應(yīng)合成后的振幅b1和相位1可表達(dá)為： 可見，與方程（2）相比，在方程(4)中的同步振幅b1比未摩擦?xí)r增大了，而相位也滯后了1。在轉(zhuǎn)子連續(xù)摩

49、擦的以后一些時(shí)刻，由注腳|i表示(其中i=0、1、2)，這些時(shí)刻轉(zhuǎn)子同步振動可以表達(dá)為：式中：新得到的工頻振動幅值和相位為：從式中可知，振動幅值進(jìn)一步增加，相位更加滯后。通過連續(xù)的計(jì)算過程，在任一時(shí)刻i可以根據(jù)轉(zhuǎn)子上一個(gè)時(shí)刻i-1計(jì)算出轉(zhuǎn)子的同步振動，可表達(dá)為：式中：方程（10）描述了一種螺旋形振蕩的同步振動模態(tài)，當(dāng)在值i時(shí)bi360時(shí)變化一周，需要完成一周的相位取決于初始相位滯后角0，而0又取決于工作轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速的程度，越接近臨界轉(zhuǎn)速0值越大，完成一周的時(shí)間就越短。3.5機(jī)組動靜碰磨振動的判斷和處理圖23 升降速振動變化曲線（1）升速過程中發(fā)生動靜碰磨時(shí)，降速過程相同轉(zhuǎn)速下的振動幅值應(yīng)有

50、明顯增加(圖23)，停機(jī)盤車時(shí)，轉(zhuǎn)子偏心值比原始值增加。一般盤車4個(gè)小時(shí)以上，轉(zhuǎn)子臨時(shí)彎曲消除后，再次開機(jī)或反復(fù)開停機(jī)幾次，動靜碰磨會慢慢自行消除，這種情況在新機(jī)組啟動調(diào)試和大修后機(jī)組啟動過程都經(jīng)常出現(xiàn)。目前，電廠在注重安全生產(chǎn)的同時(shí)，也大力狠抓機(jī)組節(jié)能，提出“一次開出的機(jī)組不是好機(jī)組”的概念，即是要求通流間隙不能取要求上限，而要求取下限甚至更小值，動靜間隙依靠機(jī)組開停幾次磨合出來。（2）動靜碰磨發(fā)生時(shí)，在某一轉(zhuǎn)速下停留一段時(shí)間后工頻振動幅值和相位應(yīng)有明顯變化。這是判斷一般碰磨振動發(fā)生的主要依據(jù)。（3）一般碰磨振動，可以觀察到上述振動特征前面4項(xiàng)特征。嚴(yán)重碰磨和劇烈碰磨時(shí)，上述振動特征有些可能

51、就不會出現(xiàn)。（4）發(fā)生嚴(yán)重碰磨振動時(shí)，在振動高點(diǎn)聚集大量熱量摩擦部位迅速膨脹，轉(zhuǎn)子發(fā)生輕微彎曲變形，導(dǎo)致振動幅值不再波動而是快速增加，相位變化略小于機(jī)械滯后角。這時(shí)必須果斷打閘停機(jī)，以免損壞主設(shè)備。（5）劇烈碰磨振動發(fā)生時(shí)，短短幾秒鐘內(nèi)，軸振動幅值可以達(dá)到保護(hù)動作值以上（254m），相位角變化接近180。在現(xiàn)場接觸較多的是一般碰磨振動，持續(xù)時(shí)間長達(dá)數(shù)天甚至更長，振動波動周期一小時(shí)到幾個(gè)小時(shí)。嚴(yán)重碰磨時(shí)，振動發(fā)生時(shí)間十幾分鐘到數(shù)十分鐘，軸振動幅值大幅度增加，這種情況汽輪發(fā)電機(jī)組上也容易出現(xiàn)。劇烈碰磨發(fā)生時(shí)，短短幾秒鐘軸振動增加到保護(hù)值以上而使機(jī)組跳機(jī)。這種情況現(xiàn)場并不多見，也容易與葉片斷裂引起的

52、振動故障相混淆。注意兩者在振動增加時(shí)間方面的差別，葉片斷裂引起振動增大時(shí)間在1秒以內(nèi)，劇烈碰磨發(fā)生振動時(shí)間在幾秒到十幾秒鐘以上。3.6機(jī)組動靜碰磨的振動控制值600mw及300mw機(jī)組一般以各個(gè)軸承附近測得的軸振動峰峰值來評價(jià)機(jī)組振動狀態(tài)，普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)為：軸振動76m以內(nèi)為優(yōu)良，125m是報(bào)警值，254m停機(jī)。這是人們熟悉的常用的gb/t1134.2-1997準(zhǔn)則振動幅值的大小，電廠一般要求機(jī)組軸振動能夠控制在100m以內(nèi)。對于碰磨引起的振動，還要應(yīng)用不經(jīng)常注意的標(biāo)準(zhǔn)：gb/t1134.2-1997準(zhǔn)則振動幅值的變化。它規(guī)定：在同樣的位置和方向、近似相同的機(jī)組工況下，如果轉(zhuǎn)軸振動幅值顯著變化

53、，其相對于基線值的變化量超過區(qū)域b上限值（125m）的25%即31m，不論振動幅值增大還是減小，都應(yīng)該采取措施查明變化原因?？紤]最大振動幅值以及機(jī)組在新情況下是否穩(wěn)定之后，再決定采取什么措施。4、600mw汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡方法研究4.1現(xiàn)場動平衡的一次加準(zhǔn)法由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在制造廠內(nèi)僅進(jìn)行單轉(zhuǎn)子高速動平衡，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子也只與勵(lì)磁滑環(huán)一起完成高速平衡。單轉(zhuǎn)子平衡時(shí)，前后對輪是外伸端處于自由狀態(tài)擾動很大，而在現(xiàn)場連接在軸系中時(shí)，對輪都處于約束狀態(tài)，轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)必然有所變化。再者，現(xiàn)場支撐轉(zhuǎn)子的軸承座與制造廠平衡時(shí)軸承座剛度差別，特別是坐落在排汽缸上的低壓轉(zhuǎn)子軸承和發(fā)電機(jī)端蓋軸承剛度都很差，導(dǎo)致軸承振動的響應(yīng)靈敏度高。甚至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱態(tài)下的可能產(chǎn)生變形。上述因素都有可能需要在現(xiàn)場對軸系重新進(jìn)行平衡。目前600mw汽輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試期間，現(xiàn)場需要進(jìn)行動平衡機(jī)組約占80%。600mw機(jī)組啟動一次需要花費(fèi)數(shù)十萬元，現(xiàn)場動平衡時(shí)電廠希望