汽輪機轉(zhuǎn)子常見故障及處理方法

汽輪機轉(zhuǎn)子常見故障及處理方法摘要：汽輪機組是發(fā)電系統(tǒng)的主要設備之一,其設備結(jié)構(gòu)復雜和運行環(huán)境較為惡劣，一旦發(fā)生故障危害較大，會對汽輪機組運轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)測造成嚴重的影響。汽輪機組的故障監(jiān)測和診斷系統(tǒng)功能主要是預防突發(fā)故障的發(fā)生，提高檢修效率。關鍵詞：汽輪機轉(zhuǎn)子；故障；處理方法1出現(xiàn)的故障分析1.1設計制造方面分析由于在汽輪機中,轉(zhuǎn)子一直是處于高速運轉(zhuǎn)的過程中，如果是在生產(chǎn)制造的過程中出現(xiàn)問題，就會使得轉(zhuǎn)子在運行的過程中，其質(zhì)心和幾何中心沒有重合在一起，并且由于轉(zhuǎn)子在運行的過程中處于高速運轉(zhuǎn)的過程中,這樣就會產(chǎn)生一個離心力，離心力主要是通過旋轉(zhuǎn)中心線的靜止平面上進行投影，這是一個周期性的簡諧外力，如果在這個時候進行強迫振動，這就會使得汽輪機轉(zhuǎn)子的振動出現(xiàn)加劇現(xiàn)象。并且由于在運行的過程中，由于現(xiàn)代汽輪機的制造為了提高汽輪機工作的效率,因此汽輪機動靜之間的間隙十分小，所以這就使得汽輪機在高溫高速運行的過程中，很容易使得轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動現(xiàn)象,并且由于汽缸在運行的過程中出現(xiàn)受熱不均勻的現(xiàn)象，這樣就會使得汽缸出現(xiàn)變形，加劇了轉(zhuǎn)子振動，嚴重的時候就不斷的產(chǎn)生循環(huán)，最終就導致故障的產(chǎn)生。1.2運行方面分析汽輪機轉(zhuǎn)子在運行的過程中，由于轉(zhuǎn)子的材料存在著缺陷，例如是材料不均勻，在受熱之后就會使得轉(zhuǎn)子出現(xiàn)彎曲以及變形等現(xiàn)象，因此汽輪機在運行的時候會使得盤車或是暖機的準備不充分，因此就使得轉(zhuǎn)子的橫截面內(nèi)的溫度不均勻,使得汽輪機轉(zhuǎn)子出現(xiàn)彈性熱彎曲或者是出現(xiàn)永久變形,甚至是汽輪機出現(xiàn)的摩擦和碰觸也會使得轉(zhuǎn)子出現(xiàn)永久變形,并且由于汽輪機在啟動的時候各個金屬和管道都處于不穩(wěn)定的傳熱過程,因此這就使得汽輪機在熱力作用下，出現(xiàn)熱膨脹，并且由于熱膨脹比較復雜,因此我們在啟動的時候一定要特別的注意。例如，由于相關的設備存在著較大的溫差，因此這就使得汽輪機相關的零部件手打熱應力之外，還受到了熱膨脹的現(xiàn)象，正是由于這些因素的影響，使得安裝的零部件的位置發(fā)生了變化,因此轉(zhuǎn)子出現(xiàn)磨損的事故，加劇了振動的產(chǎn)生。2汽輪機轉(zhuǎn)子常見的故障及實驗模擬2.1轉(zhuǎn)子正常運行模擬實驗轉(zhuǎn)子正常運行實驗中，采用單跨轉(zhuǎn)子，軸上裝一個輪盤。2個電渦流傳感器分別放置在輪盤的水平和豎直方向。轉(zhuǎn)子啟動前，檢查各部件安裝情況,軸承加入適量潤滑油。啟動后將轉(zhuǎn)速緩慢提升3000r/min左右,然后進行數(shù)據(jù)采集。2.2轉(zhuǎn)子不平衡故障運行模擬實驗由于機械加工和安裝的緣故，旋轉(zhuǎn)機械極易發(fā)生轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡問題。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡是指轉(zhuǎn)子由于材料不均勻等原因產(chǎn)生偏心質(zhì)量和偏心距，當其旋轉(zhuǎn)時偏心距變?yōu)橐粋€周期性變化的離心力，最終使旋轉(zhuǎn)中心和質(zhì)量中心有較大偏差。靜止狀態(tài)下，當偏心矩比摩擦阻力矩大時，某一點總能恢復到偏心矩與摩擦阻力矩平衡的區(qū)域內(nèi)，也就是處于平衡位置的轉(zhuǎn)子下部,此時稱為靜不平衡。在轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子振動表現(xiàn)成一個和旋轉(zhuǎn)頻率相對應的離心力矩從而被激發(fā)出來，此時為動不平衡。2.3轉(zhuǎn)子碰磨故障運行模擬實驗轉(zhuǎn)子動靜碰磨故障實驗臺采用單跨轉(zhuǎn)子，并且在軸上安裝一個輪盤。兩個渦流傳感器分別放置在其中一個輪盤的X軸和Y軸方向，將摩擦螺釘架固定在軸上。實驗中主要使用摩擦螺釘來模擬故障，隨著電機的啟動使其在安全的轉(zhuǎn)速內(nèi)運轉(zhuǎn)，進而慢慢地調(diào)進摩擦螺釘。當觀察到?jīng)_擊信號后，鎖緊翼型防松螺母，調(diào)整轉(zhuǎn)速至3000r/min左右后開始采集數(shù)據(jù)。2.4轉(zhuǎn)子不對中故障運行模擬實驗所謂轉(zhuǎn)子不對中指的是軸承中心線和臨近轉(zhuǎn)子軸心線之間沒有完全重合。引起不對中的原因有:機械安裝時存在誤差、工作時產(chǎn)生熱膨脹、轉(zhuǎn)子受力發(fā)生變形等。實驗采用雙跨轉(zhuǎn)子，在每根軸上裝設一個輪盤，并在軸承座一側(cè)加墊圈,使軸承座左右位置以及標高產(chǎn)生偏差來模擬不對中。通過在軸承座底部右側(cè)加墊圈來造成不對中，轉(zhuǎn)速緩慢提升到3000r/min附近后，開始記錄數(shù)據(jù)。3基于經(jīng)驗模態(tài)分解的故障特征提取在對信號進行奇異值去噪前，首先需要將信號進行相空間重構(gòu)。假設振動信號為x1,x2,x3,……，可由它重構(gòu)一個mxn維吸引子軌跡矩陣Dm,即重構(gòu)的相空間。（1）以轉(zhuǎn)子正常狀態(tài)下的振動數(shù)據(jù)為例，構(gòu)造相空間Dm,然后對Dm進行奇異值分解,確定重構(gòu)維數(shù)k。通過相應的處理并利用matlab仿真軟件進行編程,對不同的狀態(tài)下振動信號帶來的影響進行分析?？梢钥闯?轉(zhuǎn)子不同狀態(tài)下振動信號的IMF均不同。所以可以利用分解后的IMF建立AR模型進行故障識別。在AR模型建立時，需要給定一個階次，然后進行參數(shù)估計。先初選若干模型的階次,再根據(jù)Yule-Walker法估計出AR模型的參數(shù)。最后，依據(jù)最終預測值來選定模型的最佳階次，同時確定最終的AR模型。最終模型階次確定為3階，分別建立5個固有模態(tài)函數(shù)的AR模型，將其參數(shù)作為故障特征,每類振動信號共獲得15維的振動特征數(shù)據(jù)。本章使用實驗得到的振動數(shù)據(jù)，首先對信號重構(gòu)相空間，然后利用奇異值分解去噪,而后對去噪信號進行經(jīng)驗模態(tài)分解。對分解得到的固有模態(tài)函數(shù)建立自回歸時間序列模型,并其參數(shù)作為故障特征向量。本章所得故障特征向量可用于支持向量機的訓練和測試。4解決措施4.1減少摩擦力的產(chǎn)生汽輪機在運行的過程中,想要使得轉(zhuǎn)子在運行的過程中減少摩擦力，因此這就需要我們要使用壓力以及濕度符合相關要求的潤滑油，并且在使用的過程中還需要降低潤滑油的粘度。這主要是由于潤滑油的粘度不斷增加的話,那么就會使得油膜的承載力不斷的增大,但是如果我們一直增加潤滑油的粘度話,就會使得其均勻分布受到了破壞,這樣反而就極大的增加了摩擦力。4.2對轉(zhuǎn)子進行動平衡檢查由于汽輪機轉(zhuǎn)子在運行的過程中對汽輪機的安全運行有著重要的作用,因此我們對轉(zhuǎn)子運行以及維修的時候需要對轉(zhuǎn)子進行平衡檢查，我們進行檢查主要是為了使得轉(zhuǎn)子的質(zhì)量中心與旋轉(zhuǎn)中心結(jié)合在一起，而且我們還需要定時定期進行檢查，對轉(zhuǎn)子的振動數(shù)據(jù)進行檢查和記錄，不僅如此還需要對汽輪機機組負荷時的振動數(shù)據(jù)進行記錄和檢查,這樣才能夠根據(jù)數(shù)據(jù)對汽輪機轉(zhuǎn)子運行的情況進行分析，一旦出現(xiàn)異常就可以及時解決。4.3重視保養(yǎng)工作由于轉(zhuǎn)子的工作環(huán)境十分復雜，不僅是受到高溫、潮濕環(huán)境的影響，而且還要受到高速的旋轉(zhuǎn)和氣流的作用，這些因素對轉(zhuǎn)子的正常運行有著直接的影響,因此我們想要使得轉(zhuǎn)子正常的運行就需要對轉(zhuǎn)子進行保養(yǎng)，這樣才能夠使得轉(zhuǎn)子使用的周期增加，使得轉(zhuǎn)子在運行的過程中減少一些故障的出現(xiàn)，促進汽輪機正常、安全運行。結(jié)論通過對汽輪機轉(zhuǎn)子常見故障及處理方法的分析研究，在生產(chǎn)實踐中所遇到的實際情況進行觀察分析處理后，可以根據(jù)相同機組的不同特征來分析、判斷導致汽輪機運行中故障