汽輪機振動大的原因分析及其解決方法(共15頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上汽輪機振動大的原因分析及其解決方法摘要：為了保障城市經(jīng)濟的發(fā)展與居民用電的穩(wěn)定，加強汽輪機組日常保養(yǎng)與維護，保障城市供電已經(jīng)成為了火力發(fā)電廠維護部門的重要任務(wù)。文章就汽輪機異常振動的原因進行了分析與故障的排除，在振動監(jiān)測方面應(yīng)做的工作進行了簡要的論述。 關(guān)鍵詞：汽輪機；異常振動；故障排除；振動監(jiān)測；汽流激振現(xiàn)象 對轉(zhuǎn)動機械來說，微小的振動是不可避免的，振動幅度不超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的屬于正常振動。這里所說的振動，系指機組轉(zhuǎn)動中振幅比原有水平增大，特別是增大到超過允許標(biāo)準(zhǔn)的振動，也就是異常振動。任何一種異常振動都潛伏著設(shè)備損壞的危險。比如軸系質(zhì)量失去平衡（掉葉片、大軸彎曲、軸系

2、中心變化、發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水路局部堵塞等）、動靜磨擦、膨脹受阻、軸承磨損或軸承座松動，以及電磁力不平衡等等都會表面在振動增大，甚至強烈振動。 而強烈振又會導(dǎo)致機組其他零部件松動甚至損壞，加劇動靜部分摩擦，形成惡性循環(huán)，加劇設(shè)備損壞程度。異常振動是汽輪發(fā)電機運轉(zhuǎn)中缺陷，隱患的綜合反映，是發(fā)生故障的信號。因此，新安裝或檢修后的機組，必須經(jīng)過試運行，測試各軸承振動及各軸承處軸振在合格標(biāo)準(zhǔn)以下，方可將機組投入運行。振動超標(biāo)的則必須查找原因，采取措施將振動降到合格范圍內(nèi)，才能移交生產(chǎn)或投入正常運行。 一、汽輪機異常振動原因分析汽輪機組擔(dān)負著火力發(fā)電企業(yè)發(fā)電任務(wù)的重點。由于其運行時間長、關(guān)鍵部位長期磨損等原

3、因，汽輪機組故障時常出現(xiàn)，這嚴(yán)重影響了發(fā)電機組的正常運行。汽輪機組異常振動是汽輪機常見故障中較為復(fù)雜的一種故障。由于機組的振動往往受多方面的影響，只要跟機本體有關(guān)的任何一個設(shè)備或介質(zhì)都會是機組振動的原因，比如進汽參數(shù)、疏水、油溫、油質(zhì)、等等。因此，針對汽輪機異常震動原因的分析就顯得尤為重要，只有查明原因才能對癥維修。針對導(dǎo)致汽輪機異常振動的各個原因分析是維修汽輪機異常振動的關(guān)鍵。 二、汽輪機組常見異常震動的分析與排除引起汽輪機組異常振動的主要原因有以下幾個方面，汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動等。 （一）汽流激振現(xiàn)象與故障排除 汽流激振有兩個主要特征：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量；二是振動的增

4、大受運行參數(shù)的影響明顯，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性，如負荷。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來流沖擊就會發(fā)生汽流激振；對于大型機組，由于末級較長，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。針對汽輪機組汽流激振的特征，其故障分析要通過長時間的記錄每次機組振動的數(shù)據(jù)，連同機組滿負荷時的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀察曲線的變化趨勢和范圍。通過改變升降負荷速率，從5T/h到50T/h的給水量逐一變化的過程，觀察曲線變化情況。通過改變汽輪機不同負荷時高壓調(diào)速汽門重調(diào)特性，消除氣流激振。簡單的說就是確定機組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負荷變化率和避開產(chǎn)生汽流激振的負荷范

5、圍的方式來避免汽流激振的產(chǎn)生。 （二）轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機組異常振動特征、原因及排除 轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機組冷態(tài)啟機定速后帶負荷階段，此時轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動增大，同時可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機組異常振動。轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機理相同，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都會產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。 與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會使兩端產(chǎn)生錐形運動，因而在軸向還會產(chǎn)生較大的工頻振動。另外，轉(zhuǎn)軸彎曲時，由于彎曲產(chǎn)生的彈力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的

6、離心力相位不同，兩者之間相互作用會有所抵消，轉(zhuǎn)軸的振幅在某個轉(zhuǎn)速下會有所減小，即在某個轉(zhuǎn)速上，轉(zhuǎn)軸的振幅會產(chǎn)生一個“凹谷”，這點與不平衡轉(zhuǎn)子動力特性有所不同。當(dāng)彎曲的作用小于不衡量時，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下；當(dāng)彎曲作用大于不平衡量時，振幅的減少就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。針對轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機組異常振動。沒有了振動力的產(chǎn)生機組也就不會出現(xiàn)異常振動。 （三）摩擦振動的特征、原因與排除 摩擦振動的特征：一是由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動信號的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時波形存在“削頂”現(xiàn)象。二是

7、發(fā)生摩擦?xí)r，振動的幅值和相位都具有波動特性，波動持續(xù)時間可能比較長。摩擦嚴(yán)重時，幅值和相位不再波動，振幅會急劇增大。三是降速過臨界時的振動一般較正常升速時大，停機后轉(zhuǎn)子靜止時，測量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動的機理：對汽輪機轉(zhuǎn)子來講，摩擦可以產(chǎn)生抖動、渦動等現(xiàn)象，但實際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。動靜摩擦?xí)r圓周上各點的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側(cè)溫度高于輕摩擦側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，產(chǎn)生一個新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上引起振動。 三、在振動監(jiān)測方面應(yīng)做好的工作目前200MW及以上的機組大都裝設(shè)了軸系監(jiān)控裝置，對振動實施在線監(jiān)控，給振動監(jiān)測工作創(chuàng)造了良好的條

8、件。其他中小型機組有的雖裝有振動監(jiān)測表，但準(zhǔn)確度較差，要靠攜帶型振動表定期測試核對，有的機組僅靠推帶振動表定期測試記錄。對中小型機組的振動監(jiān)測工作，一般都比較薄弱，不能堅持定期（每周、每10天等）測試或測試記錄不全不完整等等，不利于有關(guān)振動規(guī)定的認真執(zhí)行。因此，電廠應(yīng)明確規(guī)定測試振動的周期，給汽機車間專業(yè)人員和運行現(xiàn)場配備較高精密度的振動表，并建立專業(yè)人員保存的和運行現(xiàn)場保存的振動測試登記簿，按規(guī)定周期測試并將測試結(jié)果記入登記簿。測試中發(fā)現(xiàn)振動比上次測試結(jié)果增大時，專業(yè)人員應(yīng)及時向領(lǐng)導(dǎo)匯報，并分析振動增大原因，研究采取措施，必要時增加振動測試次數(shù)，以監(jiān)測是否繼續(xù)增大。運行中如發(fā)現(xiàn)機組振動異常時

9、，應(yīng)立即使用現(xiàn)場保管的振動表進行測試，如振動比上次測試結(jié)果增加了0.05mm時，應(yīng)立即打閘停機。如振動增加雖未達到0.05mm，但振動異常時聽到機組有響聲（如掉葉片等），或機內(nèi)聲音異常時，也應(yīng)停機進行檢查。對一般的振動增大，也應(yīng)向車間匯報，以便組織分析原因，采取措施。 四、結(jié)論總之，機組振動測試結(jié)果是研究分析機組運行狀況的重要技術(shù)依據(jù)。多年來，不少機組因振動大而拖延了投產(chǎn)期和檢修期。對生產(chǎn)運行來說，接收了振動符合標(biāo)準(zhǔn)的機組以后，還必須加強振動監(jiān)督，對振動監(jiān)測做到制度化、經(jīng)?；仨氃跈C組振動突然增大達到規(guī)程規(guī)定值時，及時果斷地將機組停運，防止擴大損壞或?qū)φ駝与m然增大，但尚未達到規(guī)程規(guī)定緊急停機

10、數(shù)值的異?，F(xiàn)象。及時對比分析，查找原因，并采取措施防止設(shè)備損壞事故的發(fā)生。 作者簡介：趙珣（1982），女，內(nèi)蒙古根河人，湛江電力有限公司助理工程師，研究方向：集控工程師。(1) 轉(zhuǎn)動部分平衡的不正確。(2)汽輪機、發(fā)電機等對中不好。(3)機組附屬轉(zhuǎn)動件，如調(diào)速器、主軸帶動的油泵、危急保安器等部件平衡的不好，安裝不良。(4)受熱的機件安裝的不正確，在冷態(tài)安裝時沒有考慮它們熱態(tài)工作時的自由熱膨脹、熱變形，使得機件在受熱工作時不能自由膨脹而變得有些彎曲，破壞平衡。如各種軸在受熱無處膨脹時，將被頂彎，失掉平衡，造成振動；機殼受熱不能自由膨脹時，也會變形引起振動。(5)某些機件配合尺寸不符合要求，如軸

11、封片與軸頸配合間隙不對，配合過緊，則在受熱時軸頸與密封片相摩擦，引起振動。(6)軸承有缺陷，如軸瓦巴氏合金脫層、龜裂；軸承與軸瓦安裝間隙不合適；瓦殼在軸承座中松動；軸承動態(tài)性能不好，發(fā)生半速渦動或油膜振蕩等，造成振動。(7)機組基礎(chǔ)不符合要求或基礎(chǔ)下沉，都會使機組發(fā)生振動。2、運行方面的原因(1)汽輪機汽缸保溫不良、在啟動前預(yù)熱的不充分或者不正確，因而造成蒸汽輪機在啟動時轉(zhuǎn)子處于彎曲狀態(tài)。(2)固定在汽輪機轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器、變速器齒輪軸上的某些轉(zhuǎn)動零件松弛、變形或者位置移動，引起回轉(zhuǎn)體的重心位置改變加劇振動，如葉輪和軸結(jié)合松動、某些部分變形等。一些有嚴(yán)格重量要求的回轉(zhuǎn)零件，如聯(lián)軸器個別螺栓更換而又

12、未做平衡試驗，也會破壞平衡，加劇振動。(3)回轉(zhuǎn)部件的原有平衡被破壞，如葉片飛脫，葉片或葉輪腐蝕嚴(yán)重，葉輪破損，軸封損壞，葉片結(jié)垢，個別零件脫落，發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水路局部堵塞，以及靜止部分與轉(zhuǎn)動部分發(fā)生摩擦等等。(4)啟動前預(yù)熱不均勻，機殼產(chǎn)生變形，使機組內(nèi)動靜部件間隙不均勻，甚至產(chǎn)生摩擦，引起振動。(5)蒸汽管路或氣體管路對機組的作用力，使機組變形、移位；管路與機組聯(lián)接不合要求等等也都造成振動。(6)軸承潤滑不夠或不適當(dāng)，油泵工作不穩(wěn)定，或者油膜不穩(wěn)定。(7)新蒸汽等運行參數(shù)與要求值偏差太大。新蒸汽參數(shù)偏差過大而末及時調(diào)整，使汽輪機部件熱膨脹及熱應(yīng)力變化劇烈；汽壓、汽溫過低未及時采取措施；排汽

13、缸溫度過高引起汽缸變形等等。(8)機組運行轉(zhuǎn)速離實際臨界轉(zhuǎn)速太近、機組某部件的固有振動頻率等于或低倍于汽輪機運行頻率，使部件或汽輪機發(fā)生共振。(9)汽輪機內(nèi)部轉(zhuǎn)動部件與汽封偏心，產(chǎn)生蒸汽自激振蕩引起振動。(10)  發(fā)電機電磁力不平衡引起振動。首先我想提出，振動問題是汽輪機事故中最為棘手的問題，它的機理和處理手段比較復(fù)雜，下面我只是大略的概括下。汽輪機的振動最為常見的有下列：1、質(zhì)量不平衡，占70%。2、中心不正，占20%。3、動靜磨擦，占5%。4、基礎(chǔ)松動或接觸不好，套裝部件松動。5、油膜振蕩6、氣流激振7、匝間短路。其中氣流激振常有下列情況：1、汽封圓周間隙相差大，以致

14、形成渦動2、調(diào)節(jié)汽門的開度到一定值，振動發(fā)生，跨過后振動消失，且重復(fù)性好。運行方面如果在機組設(shè)計制造、安裝和檢修期間各方面都做得比較完美，那機組就不會因為振動過大而影響運行了嗎？答案是否定的，機組的振動除了與上面的各方面因素有關(guān)外，還與機組的運行狀況存在很大的關(guān)系。1機組膨脹機組的滑銷系統(tǒng)對機組振動的影響情況，而機組的膨脹是受其滑銷系統(tǒng)制約的。當(dāng)滑銷系統(tǒng)本身不存在問題時，如果運行人員操作不當(dāng)，機組也會出現(xiàn)膨脹不暢的問題。最明顯的例子是在開機過程中，當(dāng)機組的暖機時間不夠或者升速加負荷過快，則機組各部分的膨脹就不一樣，這樣一方面會產(chǎn)生應(yīng)力，減少機組的壽命；另一方面就會引起過大的差別膨脹，從而影響機

15、組的開機過程。當(dāng)機組的膨脹不充分時，極易引起機組的振動和動靜碰磨。2潤滑油溫軸頸在軸瓦內(nèi)的穩(wěn)定性如何決定了機組誘發(fā)振動的可能性有多大，當(dāng)穩(wěn)定性太差時，外界因素的變化很容易引起機組振動的產(chǎn)生。而潤滑油在軸瓦內(nèi)形成的油膜如何又是影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的一個重要影響因素，油膜的形成除了與軸承烏金有關(guān)外，還有一個重要因素就是潤滑油油溫，潤滑油油溫應(yīng)該在一個合理的范圍內(nèi)，過高過低都對油膜的形成不利。3軸封溫度每一軸封的溫度都不一樣，在運行規(guī)程所允許的范圍內(nèi)調(diào)整軸封溫度會對機組的振動產(chǎn)生一定的影響。軸封溫度對機組振動的影響主要表現(xiàn)為溫度對軸承座標(biāo)高的影響和溫度對端部汽封處動靜間隙的影響，這兩方面對機組振動的影響機

16、理在前面已經(jīng)述及，在此不再重復(fù)。4機組真空和排汽缸溫度機組真空和排汽缸溫度總是相輔相成的，其中一個因素的變化必然引起另一個因素的改變。對于軸承座坐落在排汽缸上的機組來說，排汽缸溫度的變化主要表現(xiàn)在對軸承座標(biāo)高的影響上，所以會對機組的振動產(chǎn)生影響。5發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流當(dāng)電流通過發(fā)電機轉(zhuǎn)子時會產(chǎn)生熱量，這部分熱量就要會使發(fā)電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生膨脹，當(dāng)發(fā)電機本身存在一定量的質(zhì)量不平衡時，由于膨脹會使該不平衡量產(chǎn)生的力矩發(fā)生改變，從而引起機組的振動變化；當(dāng)發(fā)電機自身存在膨脹不均時，即使冷態(tài)情況下質(zhì)量平衡較好，也會由于膨脹的不均勻性產(chǎn)生動態(tài)的質(zhì)量不平衡，而這一質(zhì)量不平衡在發(fā)電機轉(zhuǎn)子恢復(fù)到冷態(tài)時也會隨之消失。另一方面

17、，如果發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)部本身存在短路情況，當(dāng)電流通過發(fā)電機轉(zhuǎn)子時會產(chǎn)生局部放熱過大的現(xiàn)象，此處的轉(zhuǎn)子由于受到較多的熱量堆積而使膨脹較大，這就與其他地方的膨脹產(chǎn)生差別，又會形成一動態(tài)的質(zhì)量不平衡。6斷葉片當(dāng)汽輪機發(fā)生斷葉片時，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布明顯發(fā)生改變，因此機組的振動會發(fā)生明顯的變化，這種情況在現(xiàn)場有時可能不會被察覺，因為振動的變化既包括振動大小的變化也包括振動相位的變化，而現(xiàn)場大多數(shù)儀表只能監(jiān)視振動大小的變化。為了盡量避免斷葉片的現(xiàn)象發(fā)生，除了在設(shè)計制造和安裝檢修期間采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣肀ＷC外，運行中在增減機組負荷時應(yīng)盡量平穩(wěn)。7大機組的調(diào)門控制方式根據(jù)資料和本人的現(xiàn)場經(jīng)驗，東方汽輪機廠生產(chǎn)的300

18、MW機組在運行過程中已經(jīng)有好幾臺機組出現(xiàn)了1號和2號大軸振動偏大的現(xiàn)象。通過對振動機組大軸振動的頻譜分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)振動發(fā)生時振動明顯存在半頻分量。根據(jù)分析及最后采用的措施來看，改變機組調(diào)門的控制方式可以控制的機組的振動。具體原因是：由于機組受熱后1號和2號軸承的膨脹不一樣，結(jié)果造成1號軸承負荷較輕而2號軸承負荷較重的情況，再加上軸承的穩(wěn)定性不是太好，于是在外界因素的影響下機組很容易發(fā)生振動異常，如果將調(diào)門的控制方式由順序閥控制改為單閥控制，則可以避免順序閥控制時3號調(diào)門開啟而4號調(diào)門未開時給轉(zhuǎn)子施加的向上的作用力，而正是這個作用力使1號軸承的比壓減小從而使1號軸承的負荷較輕極易使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)造成機組

19、的振動。蒸汽輪機異常振動原因的分析和處理措施關(guān)鍵詞：蒸汽輪機,振動,措施 摘要：對合成氣壓縮機組蒸汽輪機異常振動原因進行分析，介紹處理措施。 在某大型合成氨裝置中，合成氣壓縮機驅(qū)動機采用由意大利新比隆公司設(shè)計生產(chǎn)的中壓冷凝式蒸汽輪機。自2002年初到8月份該汽輪機振動逐漸增加，在同樣工況下前軸承處振動由25µm慢慢上升至近70µm，特別是在開停車過程中，前軸承處軸振動達125µm以上，另外軸承座外殼振動和現(xiàn)場噪音也明顯增大，嚴(yán)重影響機組本身和整個合成系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高負荷運行。 1 汽輪機支承系統(tǒng)簡介 合成氣壓縮機組汽輪機型號為ENK32/45汽缸靠兩側(cè)的貓爪和

20、后端兩側(cè)的支板支承在后機架上，缸體后端兩側(cè)支板處各設(shè)一橫銷，缸體前后兩端下面中間部位各設(shè)一縱銷，這樣整個缸體的定位死點就處于后端，開停車時缸體以后端為定位端向前膨脹或向后收縮。 汽輪機轉(zhuǎn)子支承在前后徑向軸承上，前后徑向軸承分別安裝在前后軸承座內(nèi)，在前軸承座內(nèi)還安裝有止推軸承。汽輪機前軸承座安裝在前機架上四角由4個球形墊圈支承，球形墊圈的高度可由下部的調(diào)整螺母調(diào)節(jié)，軸承座兩側(cè)各用2個固定螺栓壓緊，并且固定螺栓都采取了防松措施。前軸承座兩側(cè)通過2根以汽缸前端伸出的懸臂桿同缸體連接，當(dāng)缸體向前膨脹時，懸臂螺桿也推動前軸承座在球形墊圈上向前移動，為此在冷態(tài)安裝時，軸承座固定螺栓不壓死，其頭部同壓板間預(yù)

21、留有0.020.03mm的膨脹間隙A。 為保證軸承座的左右方向定位，在軸承座的下方還設(shè)有一縱向?qū)тN。 2 振動原因查找和分析 為查找合成氣壓縮機組汽輪機異常振動的原因。在2002年年度大修前，多次對汽輪機進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)前軸承座的4個固定螺栓頭部同壓板間有較大間隙，且分布不均勻，順著汽輪機方向看，4個螺栓的間隙分別為：前左0.50mm，前右0.60mm，后左1.10mm，后右1.20mm.。 汽輪機正常運行時，由于軸承座受熱膨脹，補償了軸承座固定螺栓頭部同壓板間冷態(tài)預(yù)留的膨脹間隙，二者間應(yīng)基本處于無間隙狀態(tài)。由圖l可以看出，軸承座每側(cè)2個固定螺栓都采取了連接點焊的防松措施，因此螺栓不會自己松

22、動退出。因此固定螺栓頭部同壓板間出現(xiàn)較大間隙的原因只能是軸承座出現(xiàn)了下沉，軸承座與固定螺栓對應(yīng)處下移量大致等于該部位實際出現(xiàn)的間隙量。在前軸承座中，徑向軸承的安裝位置靠近后端兩個支承點，由于軸承座后端下沉量較大，所以徑向軸承實際下沉量要大于軸承座平均下沉量（0.85mm）。 汽輪機前徑向軸承隨軸承座下沉，引起其上支承的汽輪機轉(zhuǎn)子前端下沉，轉(zhuǎn)子下沉量大致等于前徑向軸承下沉量。經(jīng)查資料汽輪機前軸封，平衡盤汽封及前幾級葉輪汽封處徑向間隙均為0.200.40mm，因此轉(zhuǎn)子的下移量足以使轉(zhuǎn)子前端同汽缸前汽封下部及前幾級隔板汽封下部產(chǎn)生磨擦，引起轉(zhuǎn)子和汽缸振動，轉(zhuǎn)子振動帶動軸承座產(chǎn)生振動。因汽缸質(zhì)量較大，

23、受影響相對小些。由于磨擦主要發(fā)生在前端，所以轉(zhuǎn)子前端及前軸承座振動升幅比后端要大。動靜部件間的磨擦和產(chǎn)生的振動也使現(xiàn)場噪音有所增加。 軸承座四角不均勻下沉，也破壞了軸承座中心線同轉(zhuǎn)子中心線的平行狀態(tài)，使徑向和止推軸承瓦塊工作狀況變壞；另外軸承座帶動轉(zhuǎn)子下沉，還使轉(zhuǎn)子在汽缸內(nèi)的徑向位置嚴(yán)重偏心，這些都是激起轉(zhuǎn)子振動的重要原因。 分析認為造成軸承座下沉的原因大致有3點：球形墊下部與可調(diào)支承螺母間磨損；球形墊上部與軸承座下支承面間發(fā)生磨損；可調(diào)支承螺母松動下移。 3 故障排除 2002年大修中，把合成氣壓縮機組汽輪機檢修重點放在前軸承座上。將前軸承座吊出檢查，發(fā)現(xiàn)四角支承系統(tǒng)中的4個可調(diào)支承螺母均緊

24、固良好。但是，軸承座下部支承面同球形墊接觸處磨出4個深度不同的環(huán)形凹坑，其深度為：前左0.20 mm，前右0.40 mm，后左0.50 mm，后右0.80 mm。檢查前軸承徑向瓦塊和推力瓦塊，均出現(xiàn)偏磨。汽輪機缸體前端軸封、平衡盤密封、缸體前半部各級葉輪密封的汽封齒被嚴(yán)重磨損。轉(zhuǎn)子上鑲嵌的前軸封齒，前幾級葉輪的級間汽封齒都嚴(yán)重磨損。 在開停車過程中，汽輪機前軸承座要在其球形支承墊上前后移動，但當(dāng)軸承座下部支承面被球形墊磨出凹坑后，球形墊上部便有部分嵌入凹坑內(nèi)，嚴(yán)重影響軸承座的前后正?；瑒印?檢修中，把前軸承座下部支承面精加工處理，消除凹坑，對下半缸內(nèi)磨損的汽封齒進行了修復(fù)，更換了4套球形墊及下

25、部調(diào)節(jié)系統(tǒng)，還更換了前端軸封套、平衡盤汽封套、轉(zhuǎn)子、軸承。前軸承座就位后，以缸體為基準(zhǔn)，按原始安裝標(biāo)準(zhǔn)重新調(diào)整軸承座的高度，水平度和左右位置，使軸承座中心同缸體中心同心。 檢修后開車一年多來，合成氣壓縮機組汽輪機軸振動值小于30µm，前軸承處軸振動值在滿負荷、超額定轉(zhuǎn)速下運行時也不超過20µm，開停車過程軸振動值小于50µm，汽輪機前軸承座外殼振動及現(xiàn)場噪音也大大降低。 4 結(jié)束語 此合成氨裝置中使用的4臺蒸汽輪機，其軸承座的支承方式都是采用四角4個球形墊支承，這種支承方式的優(yōu)點是軸承座移動靈活，上下位置調(diào)整方便，其不足就是支承承力面較小，由于振動等原因，支承元件

26、容易發(fā)生磨損，引起軸承座下沉。因此，在對大機組的日常巡檢及檢修時，要把汽輪機軸承座支承系統(tǒng)的檢查作為重點，及時發(fā)現(xiàn)問題，防患于未然。必要時可采取在兩側(cè)支承元件間各加一備用支承板的措施，如圖1中所示的部件（備用支承板上部同軸承座下支承面間預(yù)留0.050.06 mm間隙），能有效地防止因軸承座下降過多造成的動靜部件磨擦。汽輪機轉(zhuǎn)子中心孔進油引起的振動分析摘 要 針對50MW汽輪機轉(zhuǎn)子中心孔進油的故障事件，通過對汽輪機振動特點的描述，分析了汽輪機振動和轉(zhuǎn)子中心孔進油的原因以及引起振動的機理，提出了該故障的診斷方法和防止轉(zhuǎn)子中心孔進油的措施。 關(guān)鍵詞 汽輪機；轉(zhuǎn)子；振動 2004年河南省電力系統(tǒng)連續(xù)出

27、現(xiàn)2起汽輪機轉(zhuǎn)子中心孔進油的故障，1臺為125 MW機組，1臺為50 MW機組。本文針對其中的1臺50 MW汽輪機轉(zhuǎn)子中心孔進油原因進行了分析，并提出該故障的診斷方法和解決問題的途徑。  1 振動特點  汽輪機型號為C50-8.83/0.981，發(fā)電機型號為QF-60-2。如圖1所示，1，2號軸承支承汽輪機轉(zhuǎn)子，1號軸承為座落前箱內(nèi)的落地軸承，2號軸承座落在排汽缸上，3，4號軸承支承發(fā)電機轉(zhuǎn)子，均為落地軸承。汽輪機和發(fā)電機轉(zhuǎn)子以剛性聯(lián)軸器連接。 1.1 配重前啟動 2004-06-26，啟動升速至過臨界轉(zhuǎn)速的過程中，2號軸承最大振動為39.1 祄，其它軸承振動均小于30 祄

28、，說明汽輪機轉(zhuǎn)子和發(fā)電機轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)良好。 空載3 000 r/min下，除了2號軸承垂直振動39 祄外，其它軸承振動均在30 祄以下。帶負荷到48 MW，2號軸承振動從60 祄很快升至84.5 祄，被迫打閘停機。降速過臨界轉(zhuǎn)速2號軸承垂直振動達125 祄。盤車時，大軸撓度比開機增大40 祄。從3 000 r/min帶負荷停機過程的軸承垂直振動趨勢圖可知，振動增大的部位主要是2號軸承，發(fā)電機的2個軸承振動基本不變，因而可以判定故障存在于汽輪機側(cè)。 根據(jù)以往經(jīng)驗，一般存在轉(zhuǎn)子熱變形的機組，只要把空載3 000 r/min時的下軸承基頻振動降低到20 祄以下，帶負荷后的振動就能維持在50 祄以內(nèi)

29、的合格范圍。所以停機后在汽輪機末級葉輪進行配重，以降低2號軸承的垂直振動。 1.2 配重后啟動 2004-06-27，機組配置后再次啟動，在空載3 000 r/min下，2號軸承的垂直振動為15 祄，其它均小于15 祄。帶負荷20 MW時振動基本不變，負荷增到30 MW，2號軸承振動增大至40 祄，穩(wěn)定一段時間后，振動稍有降低。接著開始升負荷至35 MW，振動升至46.8 祄。立刻減負荷至30 MW，振動突升至54.1 祄，又升負荷至37 MW，振動繼續(xù)升高。隨即減負荷，當(dāng)振動升到91.7 祄時，打閘停機。降速過臨界轉(zhuǎn)速2號軸承垂直振動達8 祄。盤車時大軸撓度比開機增大100 祄。 1.3 第

30、3次啟動 前2次啟動過程中，后汽封溫度達300，而該汽封設(shè)計汽源為除氧器汽平衡供汽，溫度在150左右，顯然后汽封溫度偏高；另外，前2次啟動過程中，本體疏水沒有打開。 為了排除這2個因素的影響，2004-06-29又開一次機。在這一次啟動過程中，本體疏水全部打開，后汽封溫度控制在160以下。這次從啟動升速過程到20 MW負荷，2號軸承振動與上一次差別不大。負荷到24 MW，2號軸承振動開始快速突升到 90.7 祄，被迫打閘停機。 3次啟動過程的振動特點為： (1) 振動主要是基頻成份，其它分量很少，因此屬于不平衡激起的強迫振動； (2) 振動隨時間和啟停機的次數(shù)增多而顯著增大，振動突增負荷點一次

31、比一次小，說明振動故障逐次惡化； (3) 當(dāng)振動突增后，即使減負荷到0，振動亦不會降低而是繼續(xù)增加。停機過程中過臨界轉(zhuǎn)速的振動值比開機過程大； (4) 2號軸承振動一旦開始爬升很快發(fā)散至報警值，并且沒有盡頭，在這種振動狀態(tài)下機組是無法運行的。 2 振動原因分析  該機組振動的基本特點是，隨著時間增加，不穩(wěn)定強迫振動增加。造成這種振動的故障缺陷可能是： (1) 汽缸膨脹受阻,使軸承支承剛度降低； (2) 轉(zhuǎn)子熱彎曲。 通過檢查沒有發(fā)現(xiàn)絕對膨脹、脹差在啟動過程中出現(xiàn)異常，軸承座與臺板接觸面也沒有出現(xiàn)間隙，膨脹也沒有卡澀跡象，所以可以排除第一項缺陷，因而轉(zhuǎn)子熱彎曲成為主要懷疑對象。 造成轉(zhuǎn)

32、子熱彎曲的原因如下： (1) 轉(zhuǎn)軸內(nèi)應(yīng)力過大； (2) 轉(zhuǎn)軸材質(zhì)不均； (3) 轉(zhuǎn)軸套裝部件失去緊力； (4) 高溫轉(zhuǎn)子與冷水、冷汽接觸； (5) 動靜摩擦； (6) 轉(zhuǎn)子中心孔進油。 根據(jù)振動的變化特點，可以排除第13個原因，因為這3個原因引起的振動均變化緩慢，而該機的振動會出現(xiàn)突變，且隨啟停次數(shù)的增加，一次比一次嚴(yán)重。 因試運過程中未發(fā)現(xiàn)汽缸和本體疏水情況出現(xiàn)異常，可以排除第4個原因。 因摩擦振動的相位變化較大，而該機振動的相位變化較小(20。左右)，所以可以排除第5個原因。只有第6個原因不能排除，有必要對轉(zhuǎn)子中心孔進行檢查。  3 轉(zhuǎn)子中心孔進油原因及其引起振動的機理 

33、0;打開汽輪機前箱，拆掉調(diào)速器小軸，這時就從孔中流出重約1 kg的黑色油，經(jīng)化驗，與該機組使用的潤滑油相同，說明油是從孔外吸入的。清理干凈孔內(nèi)進油，將轉(zhuǎn)子中心孔堵頭上的排氣孔堵死后，重新啟動，機組在50 MW負荷下長時間運行，14號軸承振動均在10 祄左右。 3.1 汽輪機轉(zhuǎn)子中心孔進油原因 轉(zhuǎn)子中心孔進油的原因，一是探傷時中心孔內(nèi)涂的油沒有清理干凈。就該機而言，安裝前已對中心孔進行檢查，未發(fā)現(xiàn)存油。另一個原因是中心孔端部堵頭上的排氣孔未封嚴(yán)，運行中，孔內(nèi)的空氣受熱膨脹逸出，停機后轉(zhuǎn)子冷卻，孔內(nèi)的空氣也冷卻收縮，外界的空氣就會通過鍵與聯(lián)軸器的間隙和中心孔堵頭上的排氣孔進入轉(zhuǎn)子中心孔。停機后機組

34、進行盤車，來自噴油管的潤滑油對盤車大齒輪進行潤滑，此時，該股潤滑油也隨外界空氣進入轉(zhuǎn)子中心孔。隨著機組啟停次數(shù)增加，進入中心孔的潤滑油也越積越多。 3.2 轉(zhuǎn)子中心孔進油引起振動的機理 在汽輪機轉(zhuǎn)子中心孔內(nèi)存油而未充滿時，在高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用下，油被甩到孔壁上形成油膜。由于轉(zhuǎn)子存在一定的撓度，致使中心孔的幾何中心和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心不重合，因而孔壁上的油膜厚度不同，當(dāng)轉(zhuǎn)子溫度升高時，油與孔壁間產(chǎn)生熱交換，油吸熱而氣化。由于不同厚度的油膜與孔壁間的熱交換的程度不同，使轉(zhuǎn)子徑向產(chǎn)生溫差，引起轉(zhuǎn)子熱彎曲。熱彎曲不但隨著機組有功負荷的增大而加大，而且在暖機和升速過程中也能明顯反映出來。暖機時間較長會引起

35、過大振動，甚至使機組不能升速到滿轉(zhuǎn)。并且，開停機次數(shù)愈多，被吸進轉(zhuǎn)子中心孔的油愈多，振動現(xiàn)象愈明顯。根據(jù)經(jīng)驗，轉(zhuǎn)子中心孔進油達0.15 kg，就會使機組振動發(fā)生明顯的變化。 氣化的油有2種去向：一是逸出轉(zhuǎn)子中心孔外，二是在轉(zhuǎn)子低溫段凝結(jié)，放出凝結(jié)熱，這同樣會引起不均勻的熱交換。 油與孔壁的熱交換隨著轉(zhuǎn)子溫度的升高而加快，使轉(zhuǎn)子熱彎曲逐漸增大，由于汽輪機缸內(nèi)動靜間隙小，還可能引起動靜摩擦，導(dǎo)致振動持續(xù)增加或突變。  4 防止轉(zhuǎn)子中心孔進油的措施  (1) 對轉(zhuǎn)子中心孔探傷時，里面涂的油一定要清理干凈，并把堵頭堵好。 (2) 由于汽輪機轉(zhuǎn)子中心孔堵頭上的排氣孔與外界相通是發(fā)生轉(zhuǎn)

36、子中心孔進油的主要原因，因此在安裝時應(yīng)進行檢查，若發(fā)現(xiàn)有排氣孔就應(yīng)把它堵死。制造廠應(yīng)取消汽輪機轉(zhuǎn)子中心堵頭的排氣孔或者采用實心轉(zhuǎn)子。 (3) 有些轉(zhuǎn)子中心孔進油是從轉(zhuǎn)子前面吸入的，所以安裝時還要檢查調(diào)速器小軸是否存在進油的隱患。電站汽輪機調(diào)節(jié)閥振動試驗研究1 調(diào)節(jié)閥內(nèi)氣流振蕩引起的閥桿振動      汽輪機調(diào)節(jié)閥內(nèi)的流動是復(fù)雜的非定常三維可壓湍流流動，閥體內(nèi)流動所引起的不穩(wěn)定現(xiàn)象是一種綜合效應(yīng)，一般來講，閥門中的流動是非定常的，閥門的振動是流固耦合的。閥桿的振動形式有橫向振動和軸向振動兩種，這兩種振動的頻率并不相同。僅就汽輪機調(diào)節(jié)閥門安全性而言

37、，類似閥桿斷裂1.2、閥桿振動3、閥座拔起1等事故曾經(jīng)發(fā)生，而調(diào)節(jié)閥氣體流動的不穩(wěn)定是導(dǎo)致閥體振動的主要原因5。由于調(diào)節(jié)閥要在不同的開度下工作，要求它在各種工況下都能穩(wěn)定工作， 所以對調(diào)節(jié)閥進行系統(tǒng)試驗和研究十分必要。本文以電站汽輪機常用的調(diào)節(jié)閥作為研究對象。      2 旋渦誘發(fā)的振動      調(diào)節(jié)閥進口氣體流向閥桿和閥瓣， 閥桿和閥瓣周圍的流態(tài)是圓柱體繞流的情況。在尾流中形成一個規(guī)則的旋渦流型，這種旋渦流動和圓柱體的運動相互作用，并且成為旋渦誘發(fā)振動效應(yīng)的根源。當(dāng)雷諾數(shù)從300到大約3&

38、#215;105的范圍內(nèi)時，旋渦會以一個相當(dāng)明確的頻率周期性地脫落6。對于汽輪機調(diào)節(jié)閥的閥桿和閥瓣來說，如果旋渦脫落頻率恰好接近或等于閥桿的固有頻率時，會造成閥桿的振動或共振，進而可能造成破壞。對于閥桿- 閥瓣這樣的圓柱體，旋渦脫落頻率分布在很寬的一個頻帶里，其主導(dǎo)頻率為：            式中，St 斯托羅哈爾數(shù)               U

39、60;來流速度，m/s               l-  特征尺度，m      如果來流的流動速度剛好導(dǎo)致閥桿和閥瓣共振時，不但會對閥體本身造成破壞，而且會增強旋渦的強度，使得與調(diào)節(jié)閥連接的其他構(gòu)件的不穩(wěn)定性增加。所以，要盡量避免使閥體的振動頻率為旋渦脫落頻率的約數(shù)或倍數(shù)，以免產(chǎn)生連鎖效應(yīng)。      3 調(diào)節(jié)閥模型試驗  

40、    試驗?zāi)Ｐ筒捎眯途€閥，介質(zhì)為空氣。由高壓氣源來的空氣進入調(diào)節(jié)閥，進口和出口方向形成90°（圖1）。氣流進入閥瓣和閥座間的環(huán)形通道流出后流入閥座，經(jīng)閥座漸擴段擴壓后排出。試驗中，氣體流量、壓力溫度有專門的測量管段和測點，動態(tài)壓力采用直徑為1.6mm的超微型壓力傳感器及其高頻動態(tài)采集系統(tǒng)來測定。在閥門各關(guān)鍵部位都設(shè)置了測點。由于閥座喉部及閥瓣表面是最能直接反映閥內(nèi)流體流動變化情況的， 所以在閥座喉部至少布置3個測點（間隔90°布置，記為閥座喉部1、2和3，分別對應(yīng)喉部的下、右、和上方）。另外，在閥座漸擴段、收縮段也相應(yīng)布置了測點。 

41、     4 閥桿- 閥瓣的固有頻率      由于閥桿- 閥瓣結(jié)構(gòu)特點，其橫向剛性遠小于軸向剛性，使其低階固有頻率以橫向為主。而軸向固有頻率很大，一般很難發(fā)生低頻大振幅的軸向共振， 軸向振動大多是由于軸向激振力所引起的強迫振動。為了搞清楚調(diào)節(jié)閥內(nèi)氣體流動與閥桿- 閥瓣固有頻率之間的關(guān)系，本文進行了兩種具有不同固有頻率的閥桿- 閥瓣系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥動態(tài)壓力測試和計算， 即原型閥瓣和增大質(zhì)量的閥瓣（稱為大質(zhì)量閥瓣或閥瓣）。閥桿- 閥瓣各階固有頻率如表1所示。表1  線型閥瓣和原型閥瓣固有頻率 

42、;固有頻率階次一二三四固有頻率（Hz）閥瓣9.419.8412.5418.8782.3790.5953.1原型閥瓣20.823.1418.8420834.4859.41256      5 實驗數(shù)據(jù)分析      實驗是在不同壓比和相對升程下進行的。壓比為閥后與閥前壓力之比，相對升程為閥桿的升程與閥門的配合直徑之比。試驗壓比范圍0.400.95，相對升程范圍3.7%41%。本文把相對升程 =10%20%稱為中等升程，壓比=0.60.7稱為中等壓比。動態(tài)壓力脈動的峰- 峰值用p表示。      5.1 閥座喉部      閥座喉部3個測點在不同壓比和相對升程條件下的壓力脈動值如圖2和圖3所示。從圖2看出，閥瓣的閥座喉部1測點在中等相對升程=14.8%時，壓力脈動隨壓比增大而下降，閥座喉部2和3測點的p變化雖然比較平緩，但兩個測點隨增加而變化的趨勢卻相反，可見閥瓣中流動不平衡。在中等升程時，原型閥瓣喉部壓