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汽轮机振动论文.doc

汽轮机振动论文

Morton卫梁
2019-04-01 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《汽轮机振动论文doc》,可适用于工程科技领域

汽轮机非稳定性振动诊断与分析摘要:本文针对沧东发电有限责任公司号汽轮发电机组前一段时期出现非稳定性振动现象根据振动测试、揭缸检查、运行调整所得到的经验与结果应用振动机理研究中得来的启示基于综合分析对该机组振动原因进行性质定位并对下一步工作提出较为稳妥的意见。关键词:非稳定性综合分析诊断意见前言设备简介河北国华沧东发电有限责任公司号汽轮发电机组(简称#机)为上汽制造的MW四缸四排汽海水淡化用、凝汽式机组该机组轴系较长由高压转子、中压转子、低压转子、发电机转子和励磁机转子组成各转子之间为刚性靠背轮联接共有个支持轴承及个推力轴承。年月整套启动、调试月移交生产自调试起#机一直经常出现机组轴系振动大问题且不稳定。事件过程简述年月机组开始第一次大修用时天揭高、中、低压四缸进行检查调整做转子动平衡试验同时根据上汽意见调整轴瓦:减小了#、#瓦顶隙#瓦中心上抬道开机几天后缺陷再度重现。年月初我公司改变调门进汽次序由原来的单阀运行方式变为顺序阀运行方式。大修后到年月日#机轴振动出现历史最大值机组降负荷后持续运行近分钟后机组振动曾一度涨到mm。振动特征年月日~日在机组不停机的情况下对#机振动进行了测试其间多次测到振动增大的过程发现#机振动呈现如下特征:a异常振动主要表现在#、#瓦轴振异常增大。其中#瓦振动一直很大。b通频振幅增大的主要成分是倍频分量即工频占通频振幅的以上通频振幅增大时测点X、Y、Y的倍频、倍频振幅同时也有增加大振幅时#、#瓦振动中所含的低频分量如HZ、HZ的成分很小在两瓦测点一倍频振幅增加的同时没有发现这些低频分量有明显地变化。表:测试期间四次振动增加的通频振幅最高值(微米):测点振幅XYXYXYXX偏心>          c振幅增大的同时#、#瓦轴振相位有明显增加最大变化量到因测试没有安装键相传感器只好利用X和X作为基准比较得到的相位变化结果如下:d振幅增加时#瓦轴颈相对轴承向上偏南移动约~微米#轴颈有类似的移动移动量较小偏心测点移动量最大表:两次振动增加时轴颈位置的变化量测点向上位移XYXY偏心mmmmmmmmmmmmmmmmmm      e#、#瓦振动增大时#瓦振动增加量很小#、瓦振幅、相位均基本不变。引起振动原因分析排除汽流激振虽然在过去的处理过程中有单位将#机的振动定性为汽流激振但现已经确切排除汽流激振的可能。汽流激振有两个主要特征:一是应该出现较大量值的低频分量二是振动的增大受运行参数的影响明显如负荷且增大应该呈突发性这两点#机均不具备。在测振中只测到了很低的~Hz的分量有单位称在#机上测到量值为工频振幅四分之一的Hz分量并以此判断为汽流激振。低频振幅大到何种程度才能算做汽流激振?根据现场经验至少应该接近或等于一倍振幅。如果Hz振幅为一倍频振幅的四分之一这个比例过低。试想如果一倍频振幅为微米四分之一的一倍频振幅Hz分量仅为微米两者之和也就是微米这种振幅不足以视为振动异常。汽流激振的低频振幅和工频振幅量值相当。#机改变进汽方式后振动稍微增大对这种情况如何解释?汽轮机的进汽口一般分布为几个连续的圆周弧段高压蒸汽通过不同弧段的进汽会对转子产生径向作用力这个力可以改变转子相对于轴承和缸体的径向位置因此可能产生的不利后果有三:第一如果造成转子过大的位移形成通流部分或汽封的径向偏心当构成适当的间隙参数时则会发生汽流激振第二如果造成转子过大的上移轴颈在轴承中的偏心减小轴瓦负载减轻轴承稳定性降低则会发生油膜失稳第三如果转子偏心过大会造成通流部分径向间隙或轴端汽封间隙甚至油档间隙消失引发动静部件碰磨。上述三种情况中前两者均属汽流影响造成的轴系失稳后者实质是动静碰磨。改变调门开启次序可以改变转子工作状态的位置(见图)动静间隙随之变化。如果#机发生碰磨的位置在上部#、#调门全开自然可以压低高压转子上浮量减轻或消除碰磨。因此改变调门进汽方式后振动短时间好转实质原因不是因为抑制了汽流激振而是抑制了碰磨。排除转子热变形等造成在高负荷工况下汽轮机转子以一倍频振幅为主缓慢增大通常还有两个原因:转子热变形和中心孔进油。转子热变形引发的振动特征是一倍频振幅的增加与转子温度和蒸汽参数有密切关系大都发生在机组冷态启机定速后带负荷阶段此时转子温度逐渐升高材质内应力释放引起转子热变形一倍频振动增大同时可能伴随相位变化。#机在正常带负荷运行中振动增大整个转子和缸体的温度场已经均匀如果存在内应力应在这之前早已释放。中心孔进油同样可以造成带负荷阶段转子发生热弯曲进而出现一倍频振幅缓慢增加的现象。一般情况由于中心孔进油引发的振动在机组初始几次启机时振动不大后期随着油逐渐进入孔内振动问题突出。其特征主要为随负荷增加振动增大只有减负荷停机调整其他运行参数均无效。而#机的情况与此有些类似但又不完全相象。关于#机振动原因还可以排除高中对轮紧力、标高、对中存在缺陷同时也排除转子原始质量不平衡过大为主要原因。从机组调试阶段初始几次启机情况看过临界的振动不大况且在去年做了高速动平衡原始质量不平衡状况良好。关于汽缸位移问题的分析测试中虽然测量到振动增大时#、#轴颈有抬高现象但需要注意这种抬高是轴颈相对于轴承或轴承座而不是相对于高压缸缸体。通流间隙取决于转子相对于缸体的位置严格地说是相对于高缸内缸的位置。如果高缸整体定位松动或高内缸定位松动在运行过程中发生位移均可能引起间隙性的动静碰磨。摩擦振动的故障特征和机理摩擦振动的特征a由于转子热弯曲将产生新的不平衡力因此振动信号的主频仍为工频但是由于受到冲击和一些非线性因数的影响可能会出现少量分频、倍频和高频分量有时波形存在“削顶”现象。b发生摩擦时振动的幅值和相位都具有波动特性波动持续时间可能比较长。摩擦严重时幅值和相位不再波动振幅会急剧增大。c降速过临界时的振动一般较正常升速时大停机后转子静止时测量大轴的晃度比原始值明显增加。摩擦振动的机理 对汽轮机转子来讲摩擦可以产生抖动、涡动等现象但实际有影响的主要是转子热弯曲。动静摩擦时圆周上各点的摩擦程度是不同的由于重摩擦侧温度高于轻摩擦侧导致转子径向截面上温度不均匀局部加热造成转子热弯曲产生一个新的不平衡力作用到转子上引起振动。a转速低于临界转速时的摩擦振动如图中转子原来的不平衡为OA振动高点为H由于滞后角小于°振动高点H是摩重点该点温度高于对面一侧受热弯曲的影响在此方向产生一个热不平衡OHOH与OA合成为一个新的不平衡OA。OA较原不平衡逆转了一个角度并且大于OA造成动静摩擦进一步加剧形成恶性循环转子弯曲越来越大很可能造成大轴弯曲事故。b工作转速时的摩擦振动目前汽轮发电机组的工作转速一般都高于各转子一阶临界转速而低于二阶临界转速工作转速下二阶不平衡与其引起的振动之间的滞后角仍小于°如果摩擦发生在对二阶不平衡比较敏感的区段如转轴的端部激起了比较大的二阶不平衡分量那么仍可能发生比较严重的摩擦振动。如果摩擦引起的热弯曲与原不平衡反相则振动呈减小趋势一段时间后摩擦消失动静接触点脱离径向温差减小振动恢复原状此时在原不平衡作用下又会发生摩擦如此反复汽封显得相对比较“耐磨”振幅发生时间长、波动幅度大#机振动与此类似。对振动性质的诊断及处理意见振动性质诊断的结论根据上述特征现对#机组#、#瓦振动故障确定为高压通流部分动静碰磨径向碰磨的可能性大于轴向碰磨#瓦轴承箱或前箱内存在碰磨的可能性不大。这个结论的依据主要是:()振动增大的成分是一倍频()振幅增加的同时相位增加振幅减小相位也随之减小()振动增大和减小的速率缓慢与转子热弯曲的振动特征类似()一倍频振幅增大的同时三倍频和三倍频分量有少量的增大()低频振幅小且变化不明显()在多次发生轻微碰磨运行一段时间后振动已经自行消失。处理意见尽管#机振动已经消失但为慎重起见对碰磨为#机振动主要原因的可能性从检修和运行角度做深入地讨论分析进一步研究分析引起碰磨的原因建议从以下几点考虑:高缸运行中位移的可能隔板变形或位移的可能通流间隙南侧偏小的原因高外缸、内缸滑销系统定位不准的可能性关于处理方法可以不考虑安排实施提高轴系稳定性的任何措施如改瓦调对中、标高等不考虑实施消除汽流激振的措施。消除碰磨的工作主要限于高压缸如果从缸外部处理通常是调整轴承标高或抬高缸体改变缸内通流间隙消除碰磨点。如果高缸还存在水平位移则需要查找位移原因有目标地采取措施。如果认定振动原因是碰磨而又无法肯定碰磨的原因一个不得已而为之的办法就是根据检查的碰磨具体部位放大动静间隙。小结一般机组碰磨可能发生在轴端汽封、隔板汽封、叶顶汽封多数是径向碰、也可能是轴向碰。通常情况引起碰磨的原因很多较常见的原因有间隙过小、缸胀不畅、缸变形、缸跑偏、支撑标高变化、隔板变形、真空影响(主要对低压转子)、振动过大等。结合振动测试特征、相关运行参数以及#机检修记录分析发现#机振动增大与高缸、中缸胀差、膨胀无直接关系与主蒸汽参数无关与一段抽压力无关与油温关系不大。并且可以初步排除碰磨原因来自缸胀不畅和滑销系统存在缺陷造成缸变形引发碰磨的可能排除调门开启次序不妥造成碰磨的可能排除转子热弯曲引起的间隙消失导致碰磨。

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