曹鐘中汽輪機講義11機組振動診斷

機組常見振動故障類型

特征及處理方法1一.機組常見振動故障類型不平衡(質(zhì)量、轉(zhuǎn)子彎曲，旋轉(zhuǎn)部件脫落)動靜摩擦不對中軸瓦故障(油膜失穩(wěn)、瓦體接觸、軸承損壞等)結(jié)構(gòu)缺陷(結(jié)構(gòu)共振、臨界轉(zhuǎn)速、滑銷系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子或軸承座剛度不對稱、基礎(chǔ)變形、管道力、閥門等)結(jié)構(gòu)松動(聯(lián)軸器、軸承座、套裝部件)密封激振(汽流)其它(運行問題、拍振、倍頻共振、傳感器故障等)中心孔進(jìn)油電磁激振轉(zhuǎn)子裂紋以上基本上是按經(jīng)驗出現(xiàn)的概率大小分類的，前面的常見。2二、振動特征及處理方法1.油膜振蕩(1)頻率特征顯著，比較容易診斷，f=0.4-0.50(=k1)；(2)振動對油溫、轉(zhuǎn)速敏感，對軸承載荷、安裝間隙要求較嚴(yán)格(3)抑制或消除油膜振蕩的途徑：運行：工況調(diào)整檢修：載荷、間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)：開槽、換型等3二、振動特征及處理方法2.碰摩(1)起因：缸溫差大、膨脹不暢；各種安裝缺陷；構(gòu)件失效等。(2)形式：轉(zhuǎn)子與軟體摩擦(發(fā)展時間較長)；轉(zhuǎn)子與金屬體(連續(xù)或間歇式)；軸頸與軸瓦摩擦(異物，附著)；其它。

(3)特征：對機組升、降速振動影響有隨機性，振動重復(fù)性不好，降速過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)拓寬，幅值放大；轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時，相位可能變化不大、也可能逆轉(zhuǎn)向變化、甚至周期性旋轉(zhuǎn)360°；故障頻率除1X外，有時還會伴隨0.5X和2X等頻率成分；振動最大的部位不一定是直接摩擦部位，與軸承和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有關(guān)。4二、振動特征及處理方法3.不對中振動(1)類型：軸瓦中心標(biāo)高偏差；聯(lián)軸器不對中；轉(zhuǎn)子與靜子不同心；(2)剛性聯(lián)軸器：大機組大轉(zhuǎn)子多用，振動對不對中不十分敏感，振動頻譜以1X為主。(3)半撓性聯(lián)軸器(波型聯(lián)軸器、齒型聯(lián)軸器)：小機組多用，大小轉(zhuǎn)子連接多用，補償性好。但不對中故障反而較多。尤其齒型聯(lián)軸器不對中故障較復(fù)雜，特征主要有：徑向振動主頻率一般為2X；轉(zhuǎn)子軸向位移較大，從動轉(zhuǎn)子的軸向振動的頻率與轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)頻率相同；不對中對轉(zhuǎn)子的激勵力幅隨轉(zhuǎn)速變化的敏感因子為4Ω2，是不平衡激勵力的4倍；齒式聯(lián)軸器處于工作狀態(tài)時，無論是哪一種不對中形式，系統(tǒng)的響應(yīng)在轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速的一半時發(fā)生共振，振幅具有最大值；齒式聯(lián)軸器的嚴(yán)重“不對中”，可引起振動隨負(fù)荷急劇爬升、軸承油膜失穩(wěn)及軸瓦損傷；齒式聯(lián)軸器如帶齒輪箱耦合軸系，振動頻率存在交叉調(diào)制現(xiàn)象，應(yīng)仔細(xì)區(qū)分。5二、振動特征及處理方法4.結(jié)構(gòu)松動(1)運行中對輪松動：引起軸系突發(fā)性大振，衰減時間較長；加大冷緊伸長量。(2)軸承座臺板松動：升速過程某些轉(zhuǎn)速附近振動可能有躍變；帶負(fù)荷過程振動可能有突變；軸承座外特性顯示明顯的振動剪刀差；加重對故障軸承振動靈敏度高；振動相位變化有趨近性。消除振動要保證臺板接觸密實、螺栓緊固。(3)套裝旋轉(zhuǎn)部件松動：升速振動可能有突變；定速振動變化呈弱周期性。消除振動途徑：4臺ZLG-550-30型高速勵磁機上，有的通過動平衡、有的通過收緊換向器拼帽，有的更換轉(zhuǎn)子。6二、振動特征及處理方法5.旋轉(zhuǎn)部件脫落(1)對輪擋風(fēng)板飛脫、葉片斷裂等，均可能引起振動突變。(2)葉片斷裂還可能引起運行中振動不穩(wěn)定、機組啟停困難、惰走時間縮短等問題。(3)割斷對稱葉片、現(xiàn)場動平衡只是臨時措施。7二、振動特征及處理方法6.動平衡(1)動平衡的特殊功效解決質(zhì)量純不平衡問題軸系振型的補償解決振動因摩擦、膨脹等的熱態(tài)爬升問題轉(zhuǎn)子永久(臨時)彎曲的補償結(jié)構(gòu)松動的輔助診斷解決共振問題(結(jié)構(gòu)、高次諧波、分?jǐn)?shù)諧波、軸向共振等)8二、振動特征及處理方法6.動平衡(2)加重最少啟動次數(shù)的實現(xiàn)平面選擇：DARLOW準(zhǔn)則、最小條件數(shù)準(zhǔn)則；

轉(zhuǎn)子振型及振動傳遞性分析：注意外伸端引起的振型畸變及加重效果；影響系數(shù)的提煉：通解算法；平衡方法與策略：單轉(zhuǎn)子平衡是基礎(chǔ)；盡量多跨同時加重，影響系數(shù)通解算法是后援；注意去掉相關(guān)平面；注意對平面有一定相關(guān)性時的單跨轉(zhuǎn)子結(jié)合模態(tài)平衡法（如諧分量法、諧分量影響系數(shù)法等）進(jìn)行，對多跨轉(zhuǎn)子根據(jù)影響系數(shù)矩陣條件數(shù)計算進(jìn)行平面優(yōu)化組合。9二、振動特征及處理方法6.動平衡(3)“一次加準(zhǔn)法”及動平衡技術(shù)發(fā)展趨勢1）國內(nèi)代表性研究成果：不平衡量模態(tài)識別法全息譜平衡法傳遞函數(shù)法等效動剛度法

2）國內(nèi)外發(fā)展方向現(xiàn)場在線動平衡技術(shù)(精度和效率提高)轉(zhuǎn)子無試重起車平衡轉(zhuǎn)子自動平衡(直接平衡裝置、電磁力平衡裝置、移動質(zhì)量平衡頭)

10案例1：動平衡補償軸系的撓曲振動廈門嵩嶼電廠2號機組2001年6月大修前低壓轉(zhuǎn)子及發(fā)勵轉(zhuǎn)子振動良好(軸振70-90um，垂直瓦振最大34um)，轉(zhuǎn)子大修中沒有進(jìn)行與質(zhì)量不平衡有關(guān)的檢修，進(jìn)行了中心調(diào)整。大修后低壓轉(zhuǎn)子4號瓦軸振及瓦振增大(軸振150um，瓦振最大63um)，同時6、7號瓦軸振也增加(軸振100-150um)。在低-發(fā)對輪及勵磁機風(fēng)扇下加重后，軸振和垂直瓦振分別降到80um以內(nèi)。對輪中心調(diào)整后軸系撓曲發(fā)生變化，不平衡振動需要補償。三、案例分析11案例2：動平衡減輕和消除摩擦振動廈門嵩嶼電廠1號機組1997年8月大修后啟動過程中，低壓轉(zhuǎn)子振動爬升無法定速，判斷有動靜摩擦。在低壓轉(zhuǎn)子發(fā)電側(cè)加重一次加重后，振動大幅下降，爬升被抑制，機組成功定速并網(wǎng)。動平衡減小了轉(zhuǎn)子激振力，摩擦振動消失。三、案例分析12案例3：動平衡緩解膨脹不良振動某煤矸石電廠6MW機組，1999年8月大修后振動帶負(fù)荷爬升，汽缸前部翹起，3次揭缸檢查后振動不能改善。判斷機組膨脹不暢。在低壓轉(zhuǎn)子兩側(cè)加重后，振動爬升被抑制，長期運行振動保持穩(wěn)定。動平衡的附加不平衡力，有效補償了機組膨脹不良引起的運行中軸系安裝狀態(tài)惡化產(chǎn)生的振動。三、案例分析13案例4：動平衡解決軸向共振晉江熱電廠50MW機組，由武漢汽輪機廠生產(chǎn)。2006年3月整套啟動后發(fā)電機前后瓦軸向振動大(空載100um-120um，帶負(fù)荷180um-200um)。經(jīng)振動測試，判斷發(fā)電機前后瓦軸向共振峰為2800r/min，離工作轉(zhuǎn)速太近，發(fā)電機前后瓦存在軸向共振。在發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩側(cè)加重后，前后瓦軸向振動空載時均小于20um，帶負(fù)荷后小于70um，軸向共振被抑制，長期運行振動保持穩(wěn)定。動平衡成功降低了引起共振的不平衡力，有效抑制了機組的軸向共振。三、案例分析14案例6：動平衡補