第五講汽輪機振動監(jiān)視

1、第五講第五講 汽輪機振動監(jiān)視汽輪機振動監(jiān)視我國汽輪機振動評價標準我國汽輪機振動評價標準(雙振幅雙振幅) um汽輪機轉速汽輪機轉速優(yōu)秀優(yōu)秀良好良好合格合格15003050703000203050ISO汽輪機振動評價標準汽輪機振動評價標準(雙振幅雙振幅) um汽輪機汽輪機轉速轉速rpm優(yōu)秀優(yōu)秀良好良好合格合格瓦振瓦振軸振軸振瓦振瓦振軸振軸振瓦振瓦振軸振軸振1500100120200240320385300080100165200260320美國西屋公司和美國西屋公司和GE公司標準公司標準 um良好良好報警報警跳閘跳閘軸振軸振125250振動的分類振動的分類:振振 動動橫橫 振振扭扭 振振徑向振動徑

2、向振動軸向振動軸向振動水平振動水平振動垂直振動垂直振動一、機組振動原因、危害及應采取的措施一、機組振動原因、危害及應采取的措施（一）汽輪機發(fā)生振動的原因（一）汽輪機發(fā)生振動的原因 汽輪機組在啟停和運行中產生不正常的振動是汽輪機組在啟停和運行中產生不正常的振動是比較普遍的現象，而且是一個嚴重的問題。產生振比較普遍的現象，而且是一個嚴重的問題。產生振動的原因是多種多樣的，可以是某一個因素引起的，動的原因是多種多樣的，可以是某一個因素引起的，也可以是多方面的因素引起的。一般說來，有以下也可以是多方面的因素引起的。一般說來，有以下幾個方面的原因。幾個方面的原因。1由于機組運行中中心不正而引起振動由于機

3、組運行中中心不正而引起振動（1）汽輪機啟動時，如暖機時間不夠，升速或加負）汽輪機啟動時，如暖機時間不夠，升速或加負荷太快，將引起汽缸受熱膨脹不均勻，或者滑銷系荷太快，將引起汽缸受熱膨脹不均勻，或者滑銷系統(tǒng)有卡澀統(tǒng)有卡澀(設計、安裝、運行原因設計、安裝、運行原因)，使汽缸不能自，使汽缸不能自由膨脹，均會使汽缸對轉子發(fā)生相對歪斜，機組產由膨脹，均會使汽缸對轉子發(fā)生相對歪斜，機組產生不正常的位移，造成振動。生不正常的位移，造成振動。 在機組升速過程中，應嚴格監(jiān)視各在機組升速過程中，應嚴格監(jiān)視各軸承的振動。對軸承的振動。對200MW機組在升至臨界機組在升至臨界轉速以前，軸承振動應不超過轉速以前，軸承振

4、動應不超過0.03mm，否則應立即打閘停機。在通過臨界轉速否則應立即打閘停機。在通過臨界轉速時，振動不超過時，振動不超過0.1mm，否則就立即打，否則就立即打閘停機。通過臨界轉速后振動一般不超閘停機。通過臨界轉速后振動一般不超過過0.03mm ，最大不超過，最大不超過0.05mm。當。當發(fā)現機組內部有異聲或振返回突然增大發(fā)現機組內部有異聲或振返回突然增大到到0.05mm，則立即打閘停機，檢查原，則立即打閘停機，檢查原因。因。（2）機組在運行中，若真空下降，將使排）機組在運行中，若真空下降，將使排汽溫度升高，后軸承上抬，因而破壞機組汽溫度升高，后軸承上抬，因而破壞機組的中心，引起振動。（的中心，

5、引起振動。（鼓風、落地軸承鼓風、落地軸承）（3）靠背輪安裝不正確，中心沒找準，因）靠背輪安裝不正確，中心沒找準，因此運行時產生振動，且此振動是隨負荷的此運行時產生振動，且此振動是隨負荷的增加而增加。增加而增加。（4）機組在進汽溫度超過設計規(guī)范的條件）機組在進汽溫度超過設計規(guī)范的條件下運行，將使其膨脹差和汽缸變形增加，下運行，將使其膨脹差和汽缸變形增加，如高壓軸封向上抬起等。這樣，會造成機如高壓軸封向上抬起等。這樣，會造成機組中心移動超過允許限度，引起振動。組中心移動超過允許限度，引起振動。2由于轉子質量不平衡而引起振動由于轉子質量不平衡而引起振動（1）運行中葉片折斷、脫落或不均勻磨損、）運行中

6、葉片折斷、脫落或不均勻磨損、腐蝕、結垢，使轉子發(fā)生質量不平衡。腐蝕、結垢，使轉子發(fā)生質量不平衡。（2）轉子找平衡時，平衡質量選擇不當或安）轉子找平衡時，平衡質量選擇不當或安放位置不當、轉子上某些零件松動、發(fā)電放位置不當、轉子上某些零件松動、發(fā)電機轉子線圈松動或不平衡等，均會使轉子機轉子線圈松動或不平衡等，均會使轉子發(fā)生質量不平衡。發(fā)生質量不平衡。 由于上述兩方面的原因轉出現質量不平由于上述兩方面的原因轉出現質量不平衡時，則轉子每轉一轉，就要受到一次不衡時，則轉子每轉一轉，就要受到一次不 平衡質量所產生的離心力的沖擊，這種離平衡質量所產生的離心力的沖擊，這種離心力周期作用的結果，就產生振動。心力

7、周期作用的結果，就產生振動。3由于轉子發(fā)生彈性彎曲而引起振動由于轉子發(fā)生彈性彎曲而引起振動 轉子發(fā)生彎曲，即使不引起汽輪機動靜部轉子發(fā)生彎曲，即使不引起汽輪機動靜部分之間的摩擦，也會引起振動。其振動特性和分之間的摩擦，也會引起振動。其振動特性和由于轉子質量不平衡引起振動的情況相似，不由于轉子質量不平衡引起振動的情況相似，不同之處是這種振動較顯著地表現為軸向振動，同之處是這種振動較顯著地表現為軸向振動，尤其當通過臨界轉速時，其軸向振幅增大得更尤其當通過臨界轉速時，其軸向振幅增大得更為顯著。為顯著。4由于軸承油膜不穩(wěn)定或受到破壞而引起振動由于軸承油膜不穩(wěn)定或受到破壞而引起振動 油膜不穩(wěn)定或破壞，將

8、會使軸瓦烏金很快燒油膜不穩(wěn)定或破壞，將會使軸瓦烏金很快燒毀，進而引起因受熱而使軸頸彎曲，以致造成毀，進而引起因受熱而使軸頸彎曲，以致造成劇烈的振動。劇烈的振動。5由于汽輪機內部發(fā)生摩擦而引起振動由于汽輪機內部發(fā)生摩擦而引起振動 工作葉片和導向葉片相摩擦，以及通汽部工作葉片和導向葉片相摩擦，以及通汽部分輻向間隙不夠或安裝不當；隔板彎曲，葉片分輻向間隙不夠或安裝不當；隔板彎曲，葉片變形，推力軸承工作不正?；虬仓貌划?，軸頸變形，推力軸承工作不正?；虬仓貌划?，軸頸與軸承烏金側向間隙太小，等等，均會引起摩與軸承烏金側向間隙太小，等等，均會引起摩擦，進而造成振動。擦，進而造成振動。6由于水沖擊而引起振動由

9、于水沖擊而引起振動當蒸汽帶水進入汽輪機內發(fā)生水沖擊時，當蒸汽帶水進入汽輪機內發(fā)生水沖擊時，將造成轉子軸向推力增大和產生很大的不平衡將造成轉子軸向推力增大和產生很大的不平衡扭力，進而使轉子產生劇烈的振動，甚至燒毀扭力，進而使轉子產生劇烈的振動，甚至燒毀推力瓦。推力瓦。7由于發(fā)電機內部故障而引起振動由于發(fā)電機內部故障而引起振動 如發(fā)電機轉子與靜子之間的空氣不均勻、如發(fā)電機轉子與靜子之間的空氣不均勻、發(fā)電機轉子線圈短路等，均會引起機組振發(fā)電機轉子線圈短路等，均會引起機組振動。動。8由于汽輪機機械安裝部件松動而引起振動由于汽輪機機械安裝部件松動而引起振動汽輪機外部零件如地腳螺絲、基礎等松汽輪機外部零件

10、如地腳螺絲、基礎等松動，將會引起振動。動，將會引起振動。 （二）汽輪機振動過大的危害和監(jiān)視措施（二）汽輪機振動過大的危害和監(jiān)視措施 汽輪機運行中振動大小，是機組安全與經濟汽輪機運行中振動大小，是機組安全與經濟運行的重要指標，也是判斷機組檢修質量的重運行的重要指標，也是判斷機組檢修質量的重要指標。要指標。汽輪機運行中振動大，可能造成以下的危害和汽輪機運行中振動大，可能造成以下的危害和后果：后果：（1）端部軸封磨損。低壓端部軸封磨損，密封）端部軸封磨損。低壓端部軸封磨損，密封作用被破壞，空氣漏入低壓汽缸中，因而破壞作用被破壞，空氣漏入低壓汽缸中，因而破壞真空；高壓端部軸封磨損，自高壓缸向外漏汽真空

11、；高壓端部軸封磨損，自高壓缸向外漏汽增大，會使轉子軸頸局部受熱而發(fā)生彎曲，蒸增大，會使轉子軸頸局部受熱而發(fā)生彎曲，蒸汽進入軸承中使?jié)櫥蛢然烊胨?，破壞了油汽進入軸承中使?jié)櫥蛢然烊胨?，破壞了油膜，并進而引起軸瓦烏金熔化。同時，漏汽損膜，并進而引起軸瓦烏金熔化。同時，漏汽損失增大，還會影響機組的經濟性失增大，還會影響機組的經濟性。（2）隔板汽封磨損。隔板汽封磨損嚴重時，將）隔板汽封磨損。隔板汽封磨損嚴重時，將使級間漏汽增大，除影響經濟性外，還會增加使級間漏汽增大，除影響經濟性外，還會增加轉子上的軸向推力，以致引起推力瓦烏金熔化。轉子上的軸向推力，以致引起推力瓦烏金熔化。（3）滑銷磨損?；N嚴

12、重磨損時，會影響機組）滑銷磨損?；N嚴重磨損時，會影響機組的正常熱膨脹，從而會進一步引起更嚴重的事的正常熱膨脹，從而會進一步引起更嚴重的事故。故。（4）軸瓦烏金破裂，緊固螺釘松脫、斷裂。）軸瓦烏金破裂，緊固螺釘松脫、斷裂。（5）轉動部件材料的疲勞強度降低，將引起葉）轉動部件材料的疲勞強度降低，將引起葉片、輪盤等損壞。片、輪盤等損壞。（6）調速系統(tǒng)不穩(wěn)定。調速系統(tǒng)不穩(wěn)定，將引）調速系統(tǒng)不穩(wěn)定。調速系統(tǒng)不穩(wěn)定，將引起調速系統(tǒng)事故。起調速系統(tǒng)事故。（7）危急遮斷器誤動作。）危急遮斷器誤動作。（8）發(fā)電機勵磁機部件松動、損壞。）發(fā)電機勵磁機部件松動、損壞。由上述可見，汽輪機運行中發(fā)生振動，不由上述可見

13、，汽輪機運行中發(fā)生振動，不僅會影響機組的經濟性，而且會直接威脅機組僅會影響機組的經濟性，而且會直接威脅機組的安全運行。因此，在汽輪機啟停和運行中，的安全運行。因此，在汽輪機啟停和運行中，對軸承和大軸的振動必須嚴格進行監(jiān)視。如振對軸承和大軸的振動必須嚴格進行監(jiān)視。如振動超過允許值，應及時采取相應措施，以免造動超過允許值，應及時采取相應措施，以免造成事故。為此，一般汽輪機都裝設軸承振動測成事故。為此，一般汽輪機都裝設軸承振動測量裝置和大軸振動測量裝置，用于監(jiān)視機組振量裝置和大軸振動測量裝置，用于監(jiān)視機組振動情況。當振動超過允許極限時，就發(fā)出聲光動情況。當振動超過允許極限時，就發(fā)出聲光報警信號，以提

14、醒運行人員注意，或者同時發(fā)報警信號，以提醒運行人員注意，或者同時發(fā)生脈沖信號去驅動保護控制電路，自動關閉主生脈沖信號去驅動保護控制電路，自動關閉主汽門等，實行緊急停機，以保護機組的安全。汽門等，實行緊急停機，以保護機組的安全。二、汽輪機主軸彎曲的原因、危害與監(jiān)視二、汽輪機主軸彎曲的原因、危害與監(jiān)視（一）機組主軸彎曲的原因（一）機組主軸彎曲的原因汽輪機組啟動、停機或運行過程中的主軸彎曲現汽輪機組啟動、停機或運行過程中的主軸彎曲現象是經常發(fā)生的，這是由于轉子和汽缸各部件的加熱象是經常發(fā)生的，這是由于轉子和汽缸各部件的加熱或冷卻程度不同，形成一定的溫差。轉子暫時性的熱或冷卻程度不同，形成一定的溫差。

15、轉子暫時性的熱彎曲稱彈性彎曲，這種彎曲一般通過正確盤車和暖機彎曲稱彈性彎曲，這種彎曲一般通過正確盤車和暖機是可以消除的。但是，轉子與汽封之間產生嚴重徑向是可以消除的。但是，轉子與汽封之間產生嚴重徑向摩擦，汽缸進水，上下缸溫差過大，軸封或隔板汽封摩擦，汽缸進水，上下缸溫差過大，軸封或隔板汽封間隙調整不當，汽缸加熱裝置使用不當等，都會使主間隙調整不當，汽缸加熱裝置使用不當等，都會使主軸產生永久性彎曲，即轉子完全冷卻后仍存在彎曲。軸產生永久性彎曲，即轉子完全冷卻后仍存在彎曲。此時，只能停機進行直軸。如果仍繼續(xù)運行，則會造此時，只能停機進行直軸。如果仍繼續(xù)運行，則會造成設備的嚴重損壞，如通流部分嚴重磨

16、損、汽封片推成設備的嚴重損壞，如通流部分嚴重磨損、汽封片推倒損壞、推力瓦損傷等惡性事故發(fā)生。倒損壞、推力瓦損傷等惡性事故發(fā)生。在汽輪機啟動、運行和停機過程中，主軸在汽輪機啟動、運行和停機過程中，主軸彎曲的原因可概括為下述幾個方面：彎曲的原因可概括為下述幾個方面：1、由于主軸與靜止部件發(fā)生摩擦引起彎曲、由于主軸與靜止部件發(fā)生摩擦引起彎曲 主軸與靜止部件發(fā)生摩擦，在摩擦地點附主軸與靜止部件發(fā)生摩擦，在摩擦地點附近，主軸因摩擦發(fā)生高熱而膨脹，產生反向壓近，主軸因摩擦發(fā)生高熱而膨脹，產生反向壓縮應力，促使軸彎曲。縮應力，促使軸彎曲。當反向壓縮應力小于主軸材料的彈性極限當反向壓縮應力小于主軸材料的彈性極

17、限時，冷卻后軸仍能伸直恢復原狀，在以后正常時，冷卻后軸仍能伸直恢復原狀，在以后正常運行中不會再出現彎曲，此種彎曲叫做彈性彎運行中不會再出現彎曲，此種彎曲叫做彈性彎曲。若反向壓縮應力大于材料彈性極限，軸彎曲。若反向壓縮應力大于材料彈性極限，軸彎曲后在冷卻時也不能再伸直恢復原狀，此種彎曲后在冷卻時也不能再伸直恢復原狀，此種彎曲叫做永久彎曲。此時，就得進行直軸工作。曲叫做永久彎曲。此時，就得進行直軸工作。2、由于制造或安裝不良引起軸彎曲、由于制造或安裝不良引起軸彎曲在制造過程中，因熱處理不當或加工不良，在制造過程中，因熱處理不當或加工不良，主軸內部還存在著殘余應力。在主軸裝入汽缸主軸內部還存在著殘余

18、應力。在主軸裝入汽缸后運行過程中，這種殘余應力會局部或全部消后運行過程中，這種殘余應力會局部或全部消失，致使軸彎曲。失，致使軸彎曲。在安裝或換裝葉輪時，安裝不當或葉輪加在安裝或換裝葉輪時，安裝不當或葉輪加熱變形，因膨脹不均勻而使主軸發(fā)生彎曲。熱變形，因膨脹不均勻而使主軸發(fā)生彎曲。3、由于檢修不良引起軸彎曲、由于檢修不良引起軸彎曲（1）通流部分軸向間隙調整不合適，使隔板與）通流部分軸向間隙調整不合適，使隔板與葉輪或其它部分在運行中發(fā)生單面摩擦，軸產葉輪或其它部分在運行中發(fā)生單面摩擦，軸產生局部過熱而造成彎曲。生局部過熱而造成彎曲。（2）軸封、隔板汽封間隙過小或不均勻，啟動）軸封、隔板汽封間隙過小

19、或不均勻，啟動后與軸發(fā)生摩擦而造成軸彎曲。后與軸發(fā)生摩擦而造成軸彎曲。 （3）轉子中心沒有找正，滑銷系統(tǒng)沒有清理干）轉子中心沒有找正，滑銷系統(tǒng)沒有清理干凈，或者轉子質量不平衡沒有消除等原因，在凈，或者轉子質量不平衡沒有消除等原因，在啟動過程中產生較大的振動，使主軸與靜止部啟動過程中產生較大的振動，使主軸與靜止部件發(fā)生摩擦而彎曲。件發(fā)生摩擦而彎曲。（4）汽封門或調速汽門檢修質量不良，有漏氣，）汽封門或調速汽門檢修質量不良，有漏氣，于是汽輪機在停機過程中，因蒸汽漏入機內使于是汽輪機在停機過程中，因蒸汽漏入機內使軸局部受熱而彎曲。軸局部受熱而彎曲。4、由于運行操作不當引起軸彎曲、由于運行操作不當引起

20、軸彎曲（1）汽輪機轉子停轉后，由于汽缸與轉子冷卻速度不一）汽輪機轉子停轉后，由于汽缸與轉子冷卻速度不一致，以及下汽缸比上汽缸冷卻速度快，形成了上下一定致，以及下汽缸比上汽缸冷卻速度快，形成了上下一定的溫差，因而轉子上部較下部熱，轉子下部收縮得快，的溫差，因而轉子上部較下部熱，轉子下部收縮得快，致使軸向上彎曲。此種彎曲屬于彈性彎曲，等到汽缸冷致使軸向上彎曲。此種彎曲屬于彈性彎曲，等到汽缸冷卻到上下汽缸溫度相同時，轉子又伸直，恢復原狀。卻到上下汽缸溫度相同時，轉子又伸直，恢復原狀。（2）停機后，軸彈性彎曲尚未恢復原狀又再次啟動，而）停機后，軸彈性彎曲尚未恢復原狀又再次啟動，而暖機時間又不夠，軸仍處

21、于彈性彎曲狀態(tài)，這樣啟動后暖機時間又不夠，軸仍處于彈性彎曲狀態(tài)，這樣啟動后就會發(fā)生振動。嚴重時主軸與軸封片發(fā)生摩擦，使軸局就會發(fā)生振動。嚴重時主軸與軸封片發(fā)生摩擦，使軸局部受熱產生不均勻的熱膨脹，引起永久彎曲變形。部受熱產生不均勻的熱膨脹，引起永久彎曲變形。（3）在汽輪機啟動時，轉子尚未轉動就向軸封送汽暖機，）在汽輪機啟動時，轉子尚未轉動就向軸封送汽暖機，或啟動時抽真空過高使進入軸封的蒸汽過多，送汽時間或啟動時抽真空過高使進入軸封的蒸汽過多，送汽時間過長等，均會使汽缸內部形成上熱下冷，轉子受熱不均過長等，均會使汽缸內部形成上熱下冷，轉子受熱不均而產生彎曲變形。而產生彎曲變形。（4）運行中發(fā)生水

22、沖擊，轉子推力增大和產生很大的不）運行中發(fā)生水沖擊，轉子推力增大和產生很大的不平衡扭力，使轉子劇烈振動，并使隔板與葉輪、動葉與平衡扭力，使轉子劇烈振動，并使隔板與葉輪、動葉與靜葉之間發(fā)生摩擦，進而引起軸彎曲。靜葉之間發(fā)生摩擦，進而引起軸彎曲。（二）汽輪機主軸彎曲的危害和監(jiān)視措施（二）汽輪機主軸彎曲的危害和監(jiān)視措施汽輪機在啟動、運行和停機過程中，主軸發(fā)生彎汽輪機在啟動、運行和停機過程中，主軸發(fā)生彎曲的原因是多種多樣的。當主軸發(fā)生彎曲時，其重曲的原因是多種多樣的。當主軸發(fā)生彎曲時，其重心偏離機組運轉的中心，于是在轉子運轉時就會產心偏離機組運轉的中心，于是在轉子運轉時就會產生離心力和振動。當軸彎曲嚴重時，汽封徑向間隙生離心力和振動。當軸彎曲嚴重時，汽封徑向間隙將消失，就會引起動靜部件相碰撞，以致造