1汽轮机轴系振动故障研究

1汽轮机轴系振动故障研究 东北电力大学 毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 (论文) 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目:汽轮机轴系振动故障研究班 级: 热动 姓 名: 指导教师: 2002 200, 年 2 月 28 日 目录 目 录 目 录 ............................................................................................................................................... I 摘 要 .............................................................................................................................................. II Abstract ..........................................................................................................................................III 前 言 .............................................................................................................................................. 1 第一章 机组振动事故原因分 析.......................................................................................................... 2 1.1 质量不平 衡 ..........................................................................................................................2 1.2 动静摩 擦 ..............................................................................................................................4 1.3 汽流激振(间隙激 振) .........................................................................................................6 1.4 联轴器不对 中 .......................................................................................................................6 1.5 转子中心孔进 油 ...................................................................................................................7 第二章 轴系振动事故处理及其防 范..................................................................................................12 2.1 弯轴事故 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 方 法 .............................................................................................................. 12 2.2 大轴弯曲的成 因 .................................................................................................................. 12 2.3 大轴弯曲的预防和运行中的紧急处理措 施 ........................................................................... 15 第三章 严格汽轮机检修工艺，防止大轴弯 曲....................................................................................21 3.1 靠背轮找中 心 ..................................................................................................................... 21 3.2 汽缸保 温 ............................................................................................................................ 21 3.3 检修或安装时汽封间隙配 置 ................................................................................................ 22 3.4 改善测量汽封间隙的工 艺 ................................................................................................... 23 结 论 .............................................................................................................................................26 致 谢 .............................................................................................................................................27 附 录 .............................................................................................................................................28 参考文 献 ........................................................................................................................ ..................30 I 摘要 摘 要 机组振动值超过一定限度后，在短时间或经一段时间运行后，对机组 部件将形成损伤或损坏，严重时形成事故。为了防止事故发生，必须查明 事故原因，找出对策。本文围绕汽轮机组运行状态监测和状态评价，对典 型振动故障，进行了系统的研究和，分析现场的实际碰摩故障，系统地研 究碰摩的故障特点，为碰摩故障的识别，探寻有效判据，针对难于识别的 中心孔进油故障探寻有效判据，对裂纹和油膜振荡等，非线性故障特征进 行了实验分析的基础上，建立了振动故障数据库，作为故障诊断的知识来 源，针对汽轮机轴系振动故障的热参数背景，诊断过程中考虑多种因素对 故障的非线性耦合作用，进行了热参数与振动.频谱相结合的故障分析法。 关键词:汽轮机轴系 振动 非线性 故障诊断 II Abstract Abstract After the Vibrates of the Steam turbine surpasses the certain limit, after short-time once in a while passes through one period of time, the damage or the damage to the unit part will be serious when will form the accident. In order to prevent the accident occurs, must verify the accident cause factor, discovers the countermeasure. The thesis devoted to tui-generator unit condition monitoring and accessing in theory and application Based on non-linear theory the thesis explored the representative vibration faults by both theoretical and experimental methods systematically. The paper studied the characteristics of rub-impact phenomenon between rotor and stator in the power pland introducing chaotic theory. The paper discussed its feature deeply Keywords: Turbine shafts Vibration Non-linear Fault diagnosis III 前言 前 言 随着电力工业的发展，大容量、高参数的机组不断投入运行，在机组 振动领域的研究 也就显得至关重要。 汽轮发电机组是电厂中的重要设备，与其他旋转机械一样，在运行时 不可避免的要发 生振动，其振动值只要不超过一定的程度是完全允许的，但是机组出 现一些不正常的振动 或过大的振动时就会严重威胁机组安全运行。振动是汽轮机组健康状 态的综合反映，设计、 制造、安装、检修和运行不当，都会加剧振动，严重威胁着汽轮发电 机组的安全运行。 机组运行中，轴系振动最常见的后果是导致机组无法升速到工作转速， 个别情况下， 轴系振动过大会造成汽轮发电机组设备损害事故，如动静摩擦等引起大轴弯曲，支持轴承 的乌金破碎或严重磨损，甚至转子断裂。例如2001年广东省就有3台大型机组发生高压 转子永久弯曲事故。1988年，某电厂600MW引进机组发生高压缸叶片断裂重大事故，直接 损失2400万元，此外近几年运行中叶片断裂事故也逐渐增多，如果不即时发现并确切诊 断，则很可能造成大面积叶片断裂，而引发大轴弯曲或飞车事故，此类事故不胜枚举，不 仅间接直接经济损失巨大，而且更严重的是影响机组的寿命，威胁生命安全。所以我们要 谨慎对待汽轮发电机组的振动。 研究汽轮发电机组振动机理对于机组安全发电有很深刻的意义，但是引起机组不正常 振动或者振动过大的原因很多，引起机组振动原因不同，反映出来的振动特性也往往不同， 掌握各种振动特性，对于分析和诊断各种振动产生的原因便具备了一定基础。本文针对各 种振动原因的详细分析，总结了一些振动的防范和事故的处理。 1 第一章 机组振动事故原因分析 振动事故分析思路和 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 必须通过事故现象，过程，特征的分析，才能对事故原因做出判断。在事故原因分析中查明事故机理是十分重要的，只有这样才能获得确切的事故原因，制定合理有效的防治对策。 但是，振动事故分析毕竟与振动故障诊断不同，其主要差别有: 1.对象有所不同。振动故障诊断开始时，对象很明确，就是机组振动，但振动事故分析开始时并不能肯定振动就是事故唯一的原因，因此排除非振动事故，也是振动事故原因分析的一项重要内容。 2.振动故障可以多次再现，但振动事故一般不能或不容许再现，从而获得事故过程，现象，特征，只能从有关人员口述， 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 ，事故后留下的损坏部件，碎片中去分析，寻找，其难度和对分析人员的专业知识，经验的依赖性，要比振动故障诊断大得多。 鉴于上述的事故分析思路，本章介绍的振动故障分析是在振动故障诊断知识和经验基础上，具体介绍如何从事故损坏部件，碎片和有关纪录中寻找证据，提炼成特征，结合事故前机组运行状况，机组结构，经归纳整理，将现象和特征串起来，采用演绎推理手段，查明事故机理，从根本上认识事故起因和主导原因，找出合理有效的防治对策。因此简单地说，振动事故分析是寻找证据，提炼成特征，应用专业知识和经验，让不能再现的事情用文字描述下来，以便找出薄弱环节，制定防治对策。 所谓事故起因，是指事故的诱发因素，而主导原因才是造成事故损坏或破坏的直接原因。例如某起轴系破坏事故，因甩负荷，?段抽汽逆止门卡涩超速至4800r/min,引起发电机转子外伸端滑环碎裂飞脱，造成轴系破 坏。这起事故的起因是超速，事故主导原因是滑环碎裂引起大不平衡。 根据国内外有关资料介绍和国内40年来电厂运行经验总结归纳，在汽轮发电机组上因振动过大形成的事故有，转轴径向碰磨引起弯轴和轴封严重磨损，轴系破坏毁机，轴瓦乌金碾压和碎裂，轴瓦紧力消失，转动部件不均匀磨损，动静件疲劳损坏，危急保安器及保护仪表误动作等事故，本章具体讨论这些事故起因。 1.1 质量不平衡 转子质量不平衡引起的轴系破坏，从统计来看，不仅是轴系破坏的主要原因，而且大不平衡的主要原因和机理在各种轴系破坏原因中是复杂的，因此凡是这一原因引起的轴系破坏，调查分析往往难以深入。这种情况不仅在国内多起重大事故调查中程度不同的存在，而且在国外也是如此，例如1972年6月，日本海南3号机(600MW)轴系破坏，直至1990年仍有调查事故分析报告发表，由此说明引起轴系破坏的主要原因在长达近20年后，仍未有一个明确的结论，可见这类事故调查的难度。 机组振动事故分析，与现场不稳定不平衡振动故障诊断十分相似，它不仅因为不平衡原因往往十分隐蔽，不易被直观地认识，而且破坏事故都是在极短时间(1至数秒)内发生和完成的，因此若是由转子大不平衡引起，其大不平衡必然是在机组运行中突然发生的。 第一章 机组振动故障诊断 根据机组大量运行经验、振动故障诊断实践，国内外轴系破坏事故调查结果归纳，转子质量不平衡是汽轮发电机组最常见的振动故障，它约占故障总数的80%。随着制造厂加工，装配精度以及电厂检修质量的提高， 这类故障的发生率正在逐渐减少，过去国内大型汽轮机厂中只有个别厂家可以对大型汽轮机转子进行高速动平衡，现在几乎全部厂家都可以做。至于发电机转子的高速平衡，各电机厂早已能够进行。现场检修过程中的转子平衡方法也在不断改进。低速动平衡有些电厂已经抛弃了老式的动平衡机，取而代之是使用先进的移动式动平衡机。即便如此质量不平衡目前仍是现场振动的主要故障。 1.1.1 转子质量不平衡的一般特征 (1) 量值上，工频振幅的绝对值通常在30um以上，相对于通频振幅的比例大于80%; (2) 工频振幅为主的状况应该是稳定的，这包括 1) 各次启机 2) 升降速过程 3) 不同的工况，如负荷，真空，油温，氢压，励磁电流等 (3) 工频振动同时也是稳定的。 1.1.2 转子质量不平衡的分类特征 汽轮发电机组转子的质量不平衡产生的原因有三个:原始不平衡、转动过程中的部件飞脱、松动以及转子的热弯曲，其中原始不平衡是主要原因。 1.1.2.1 原始质量不平衡 原始质量不平衡指的是转子开始转动之前在转子上已经有的不平衡。它通常是在加工制造过程中产生的，或是在检修时更换转动部件造成的。这种不平衡的特点除了上面介绍的振幅和相位的常规特征外，它的最显著 特征是“稳定”，这个稳定是指在一定的转速下振动特征稳定，振幅和相位受机组参数影响不大，与升速或带负荷的时间延续没有直接的关联，也不受启动方式的影响。具体所测数据中，在同一转速下，工况相差不大时，振幅波动约20%，相位在10?,20?范围内变化的工频振动均可视为是稳定的。 1.1.2.2 转动部件飞脱和松动 汽轮发电机组振动发生转动部件飞脱可能有叶片、围带、拉金以及平衡质量块;发生松动的部件可能有转子线圈、槽楔、联轴器等。 飞脱时产生的工频振动是突发性的，在数秒内以某一瓦振或轴振为 主，振幅迅速增大到一个固定值，相位也同时出现一个固定的变化。相邻轴承振动也会增大，但变化的量值不及前者大。这种故障一般发生在机组带有某一负荷的情况。 转动部件损坏飞脱，对转子将产生不平衡力冲击，激起瞬态响应，待瞬态响应消失后，有可能还会产生稳定的大不平衡振动。稳定的大不平衡振动能否产生，是由飞脱部件结构决定的，例如飞脱的、大套装在转轴上部件，像汽轮机叶轮、发电机转子护环、滑环等部件碎裂飞出，在激起的瞬态响应还没有完全消失，残留在转轴上的另一部分，在强大离心力的作用下，将全部碎裂飞脱，转子不平衡自动消失。因此这些部件碎裂飞脱，一般只激起瞬态响应，不会产生稳态的大不平衡振动。但是，转轴地瞬态响应冲击下产生了塑性弯 3 第一章 机组振动故障诊断 曲变形则例外。当碎裂部件全部飞脱之后，原来的不平衡虽然随之消失，但由于转轴塑性 弯曲和弹性变形的存在，作用在转子上的大不平衡依然存在。如果这个大不平衡力继续使 转轴产生塑性弯曲变形，即转子挠曲即可形成快速发散，轴系破坏就会发生。 1.1.2.3 转子热弯曲 转子热弯曲引起的质量不平衡的主要特征是工频振动随时间的变化，随机组参数的提 高和高参数下运行时间的延续，工频振幅逐渐增大，相位也随之缓慢变化，一定时间内 这种变化趋缓，基本保持不变。 存在热弯曲的转子降速过程的振幅，尤其是过临界转速时的振幅，要比转子温度低启 机升速是的振幅大。两种情况下的波特图可以用来判断是否存在热弯曲。 新机转子的热弯曲一般来自材质热应力。这种热弯曲是固有的，可重复的，因而可用 平衡的方法处理。有时运行原因也会导致热弯曲，如汽缸进水.进冷空气.动静摩擦等。只 要没有使转子发生永久朔性变行，这类热弯曲都是可以恢复的，引起热弯曲的根源消除 后，工频振动大的现象也会随之自行消失 1.2 动静摩擦 据1989年国内大机组弯轴事故统计表明，其中86%是由转轴径向碰磨引起，因此分 析，研究转轴碰磨引起的弯轴事故，对于防止电厂重大恶性事故，有着重要的意义。 汽轮发电机组转动部件与静止部件的碰摩是运行中常见故障。随着现代机向着高性 能、高效率发展、动静间隙变小，碰摩的可能性随之增加。 碰摩使转子产生非常复杂的振动，是转子系统发生失稳的一个重要原因轻者使得机组 出现强烈振动，严重的可以造成转轴永久弯曲，甚至整个轴系毁坏。因此对汽轮发电机 组碰摩的诊断和预报无疑会有效地提高运行的安全性，防止重大事故发生。 1.2.1 机组碰摩原因 机组动静碰摩通常有下列起因: (1) 转轴振动过大。引起转子临界转速下转轴振动过大，有以下 三个原因:一、转子存在稳定的一阶不平衡。转子原来不平衡较大，或存在弯曲，机组每 次启停，在临界转速下都会产生显著振动，这种不平衡量值和方向虽是稳定的，但当轴封 间隙较小时，会引起转轴径向碰磨，而使转子一阶不平衡显著增大。如果转速在一阶临界 转速附近，引起共振放大，转轴碰磨迅速加重，若处理不当，碰磨很快会进入晚期;二、 转子残留热弯曲。机组启动前和运行中转子都可能产生明显的热弯曲，前者启动中发生较 大振动，后者在带负荷和停机过程中发生较大振动，两者都会使转轴产生碰磨而形成弯轴。 冲转前转子存在的热弯曲本应通过一定时间连续盘车获得消除，并由大轴弯曲指示器指示 值，可以确定转子是否残留热弯曲。但因目前国内大多数弯曲指示器原始晃摆值过大和指 示点灵敏太低，即使转子存在较显著的热弯曲，在不测量高点方向的情况下，指示值无明 显的反映。转子残留热弯曲启动，一方面使转子产生显著的一阶不平衡，另一方面使转子 中部晃摆值增大，在正常的轴封间隙下，也会使转轴发生碰磨，当转速接近临界转速时， 4 第一章 机组振动故障诊断 因共振放大和碰磨重点与热弯曲高点相同，可使转子中部挠曲迅速扩大，使转轴碰磨很快进入晚期。转子残留热弯曲启动纯属操作不当，但是 分析寻找转轴碰磨大振动的原因时，从运行记录和有关人员了解中不会得到真实情况，主要应查明冲转前2h之内，机组作了哪些操作，检查和检修。如果在这段时间内停止过盘车，由停盘车时间到冲转时间，采用估算或试验的方法求得当时转子残留的热弯曲量值。三、转子与水接触。转轴与水接触引起强烈振动。 造成振动过大可以是质量不平衡、转子弯曲、轴系失稳等，不管何种起因，大振动下的转轴振幅一旦大到动静间隙植，都可能与静止部位发生碰摩。因此，和动静碰摩有关的机组故障中，碰摩常常是中间过程，而非根本原因; (2) 由于不对中等原因使轴颈处于极端的位置，使转子偏斜。非 转动部件的不对中或翘曲也会导致碰摩; (3) 动静间隙不足。造成轴封间隙过小或消失的原因有:一、上 下缸温差过大。这是运行中常见的故障绝大多数是上缸温度高于下缸，造成汽缸向上弯曲(猫背)，使轴封间隙减少或消失，引起转轴碰磨。在转轴碰磨热弯曲增大过程中，上下缸温差继续增加，轴封间隙进一步减少，又加重碰磨，在双重作用下碰磨发展更快。造成上下缸温差过大的原因，主要是气缸进冷汽或进水;其次原因是下缸保温不良和调节门开启程序不合理。二、汽缸与法兰温差过大。这是机组启动中常见的现象，它不仅使法兰产生较大的热应力，而且还会引起汽缸弯曲，使两端轴封上下方向间隙减少(成横椭圆)，使隔板轴封两侧间隙减少(成立椭圆)。三、轴瓦乌金磨损和烧瓦。在机组启停和运行中，由于种种原因，轴瓦乌金严重磨损，碾压或烧瓦，造成转子下落，使轴封下部间隙消失，引起转轴径向碰磨。 四、安装和检修时轴封间隙调的过小。由于转轴晃摆，振动，汽缸弯曲和膨胀歪斜，在冷态下轴封间隙不能调的过小。制造厂设计时为了获得较高的经济性，高压缸要求较小的轴封间隙，但在实际运行中难以保证。大量的运行经验证明，不同形式的机组轴封间隙值要求也不同，如国产200MW和125MW机组，高压缸端部轴封间隙不宜小于0.7-0.9mm。五、汽缸膨胀偏斜。汽缸膨胀偏斜是运行机组常见的现象，由前箱两侧轴向膨胀差和前箱左右膨胀差的增大，可以断定汽缸膨胀发生偏斜，揭缸后可以进一步发现，汽缸上的轴封会留下明显的单侧磨迹。一般前箱轴向膨胀左右两侧差应小于0.4-0.5mm。造成汽缸膨胀偏斜的主要原因是纵销，立销磨损，立销座刚度不足，销座固定不牢，汽缸承受过大的侧向力等，少数机组运行中立销脱落和立销座开焊，使汽缸严重偏斜，造成转轴碰磨引起弯轴。六、轴封壳体变形。因汽缸受热膨胀和隔板两侧蒸汽压差作用，引起轴封壳体变形，位移和汽缸变形，引起轴封壳体变形，两者都可使轴封间隙减少或消失。这种故障主要是由机组设计不良引起的，因此同型机组带有普遍性，在运行机组消除这一缺陷难度较大。 (4) 缸体跑偏，弯曲或变形。国产200MW机组高压转子前汽封比 较长，启机中参数不当容易造成这个部位发生摩擦，进而造成大轴朔性弯曲。全国大约有30多台机组发生过这样的故障。开机过程中，上下缸温差过大，造成缸体弯曲变形，是碰摩弯轴的主要运行原因之一。 1.2.2 碰摩的诊断方法 5 第一章 机组振动故障诊断 机组动静碰摩的现场诊断是一项难度比较大的技术。因为如果认为发生了碰摩，常常 需要开缸处理，工作量较大，这就要求诊断的高准确性。 现有的诊断方法主要还是根据振幅、频谱和轴心轨迹。 碰摩的确定，还需要了解机组安装或大修中的情况，查阅有关的间隙记录。现场运行 人员在启机过程中常采用“听诊”的方法，对碰摩的确定有时也是有用的。这些在诊断过 程可以有机的结合起来，提高诊断的准确性。但要注意，由于高中压缸都是双层缸，有的 机组低压缸也是双层缸，通流部分的碰摩很难传出来，只有轴端汽封的碰摩声比较容易听 到。因而，不能片面地将某一种方法的结论作为是否发生碰摩的决定性判据。 1.3 汽流激振(间隙激振) 由于动静部分间隙引起的低频振动，称之为“间隙激发振动”。它与机组所带负荷有关， 在一定负荷是突然发生振动，但所带负荷略低于限制值时，振动会衰减下去，这种振动的 频率与转子的临界转速相对应。在临界转速是，机组高压转子产生的这种振动振幅最大。 1.3.1 汽流激振的振动特征 汽流激振通常发生在高参数机组的高压转子上，特别是超临界机组，例如我厂，南京 电厂，绥中电厂都是俄供的超临界机组，都出现过高压转子轴振过大现象。 (1) 涡动震荡自激振动的进动方向是向前的，轨迹是圆或近似圆形。 (2) 振荡是随振幅逐渐接近偏心率，自激振动的频率接近转子横向的固有频率。 1.3.2 汽流激振的治理 (1) 增大轴颈在轴承中的偏心率; (2) 增大油膜的径向刚度; (3) 改变润滑油温; (4) 增加转子的刚度。 1.4 联轴器不对中 不对中是汽轮发电机组振动常见故障。 关于机组轴线的几何形状有两个定义，一个是轴承的对中，它是指轴承内孔几何中心 在横截面的垂直和水平方向上与转子轴颈中心预定位置的重合程度。另一个是联轴器的对 中，也就是轴系转子个轴线的对中。联轴器不对中是指相邻两根转轴轴线不在同一直线上; 或不是一根光滑的曲线，在联轴器部位存在拐点或阶跃点。 设计阶段，根据选用的轴承，转子的质量，轴承标高的热变化量等确 定各轴承的负荷 分配，再计算确定各个轴颈中心在轴承中的偏心角和偏心率，即轴颈静态位置。然后根据 转子的重力挠度曲线确定各轴承的扬度，供安装时使用，同时各轴承的静态负荷也随之确 定。机组安装时依照这些值对各轴承座和缸体进行找正找平，使各个轴承的静态负荷达到 预定值，同时也自然保证了轴颈中心在轴承中的位置与原定的一致。如果轴承的标高高于 规定值这个轴承的负荷要比原定值高，如果轴承的标高低于规定值这个轴承的负荷要比原 定值低，这两种不对中都是不希望出现的。 6 第一章 机组振动故障诊断 联轴器有三种不对中:平行不对中，角度不对中，和综合不对中。它们会给机组带来下列后果: (1) 转子连接处将产生两倍频作用的弯矩和剪切力;` (2) 相邻轴承将承受工频径向作用力。 两种力的作用都将使转轴的轴承受到情况恶化，对结构和安全产生不利影响。 1.5 转子中心孔进油 1.5.1 中心孔进油造成振动的机理 汽轮机转子中心孔进油在现场时有发生。造成进油的原因有两种可能，一是中心孔探伤后油没有及时清理干净，残存在孔内;二是大轴端部堵头不严，运转起来后由于孔内外压差使的润滑油被逐渐吸入孔内。 中心孔有油后会使转轴出现震动问题，它造成的震动在机理上有数种不同的说法。 一种说法认为，转动时孔内液体转速比转轴低，这样液体会产生一个比转动频率低，但是频率接近转速的次同步激振力，这个激振力和工作转速合成后可以产生拍振或和差振动。 另有说法认为，孔内液体的黏性剪切力使得液体的离心力相对于高点有一个超前角，这样，离心力可以分解出一个与涡动方向一致的切向力。因为涡动一般是次同步的，转子轴承系统容易产生以它本身的固有频率一致的涡动，当转子转速高于临界转速时，由液体离心力分解出来的涡动力造成次同步失稳。 还有说法认为，当转子加热到一定温度时，黏附在中心孔壁上的润滑油发生热交换，使转子产生不对称温差，转子内壁局部被加热或冷却进而发生热弯曲，所产生的不平衡质量引起振动增大。 上述各种说法对转轴中心孔液体造成振动的机理特征的说明是不一致的。但从现场机组发生中心孔进油的实例看，在振动特征有一点是共同的。即都出现工频振动增大的现象，具体有如下一些特征。 (1)工频振幅随时间缓慢增大，时间度量大约是数分钟或1~2小时。出现的工况一 般在定速后空负荷或负荷过程。 (2)这种故障的发现通常在新机组调试阶段或机组大修后。往往初 始的一、二次启 动没有这种现象，后几次越来越明显。因此，判断的一个很重要的依据是将几 次开机的振动值进行比较。 1.5.2 一台国产200MW机组中心孔进油的实例 戚墅堰电厂11号机组是东方汽轮机厂生产的三缸三排200MW机组。调试期间3号轴承振动最大为36.3um。调试后的试运期3号轴承振动增大，一个多月的时间共启机15次，并网带负荷10次，其中8次因3号轴承振动超标停机。 3号轴承振动有下列特点 (1)从冲转升速，过临界转速，到3000rpm，机组振动，3号轴承振动均正常。 (2)负荷50MW以上时(中缸温度400?左右)，3号轴承振动和轴振同时上升，波 7 第一章 机组振动故障诊断 形为标准的正弦波，主要成分是工频;而且振动相位发生变化(见表5-1) (3)3号轴承振动随负荷.缸胀真空等影响明显。 (4)振动一旦大起来，改变负荷和其它参数都不能使振动降下来，只有停机。 (5)停机降速过程，过临界转速时振动比启动时明显增大。3号轴承升速过中压转子 临界转速1600rpm时振动为53um，振动超标停机降速过1600rpm为115um，振动值增大一倍。 (6)停机后大轴挠度达到100~110um，在转子完全停止后的2小时内恢复到原始 +20um。 表5-1 #3轴承振动幅值相位变化情况 时 间 17:50 18:15 19:10 20:45 21:02 21:15 从振动随负荷变化的情况看，象热弯曲和中心孔进油，将3号轴承振动调试期间和投产期间进行比较，得知初始振动是好的，如果存在热弯曲，振动表现应该始终相同。因此决定揭高.中压缸检查转子碰摩情况和打开中心孔堵头检查是否有油。解体发现中低压接长轴孔内有1.5~2.0公斤透平油，中压转子孔内有0.5公斤透平油 分析认为，接长轴内的油是从联轴器的键槽吸入的。通常应该在接长轴上打出两个?5 的中心孔，但这台未打，制造厂在接长轴中联轴器的调整垫片上铣出了4mm×4mm的十字泄油槽。中心转子孔内的油是从两端堵头由制造厂加工的 ?5的通孔吸入的。 负 荷(MW) 10 20 50 50 50 50 振动?(um) 44 ? 174 47 ? 163 45 ? 156 62 ? 151 65 ? 140 67 ? 148 振动,(um) 9 ? 61 10 ? 59 9 ? 47 14 ? 43 15 ? 46 16 ? 45 8 第二章 轴系振动事故及其预防 第二章 轴系振动事故处理及其防范 当机组发生振动事故时，我们必须尽快采取有效的处理措施，防治事故的扩大，保证人身和设备的安全。 为了制定防治对策，不仅要查明弯轴原因，还应查明引起转轴碰磨的原因。其中碰磨引起弯轴的事故中，其碰磨必须进入晚期。转子碰磨进入晚期首先要经过早期和中期，从直观分析，运行人员应有较充分的时间进行纠正性操作。正是由于这一原因，对弯轴事故调查时，有关人员普遍反映当时机组振动不大。现场检测到的振动结果表明，某些新机或大修后启动，轴封间隙调整不当或上下缸温差过大，转轴碰磨早期阶段很不明显，尤其是当转速接近转子一阶临界转速时，转轴碰磨由早期很快进入中期和晚期。从实测结果来看，转轴碰磨进入中期时，轴瓦和轴振增长速率分别高达60-80um/min,150-200um/min,碰磨进入晚期振动增长速率将几倍于中期碰磨增长率，所以当转轴碰磨严重时，从振动开始增大，到碰磨进入晚期，弯轴事故形成，前后不过2-3min或更短。所以一旦发现振动异常，除非机组装有跳闸保护，否则运行人员尚无作出判断，机组振动已经失控，弯轴事故在所难免。不仅如此，即使对于装有跳闸保护的机组，当跳闸值设置不当，或升速率过高，也难免弯轴事故的发生。因此转轴碰磨引起的弯轴事故防治，较其他事故防治要困难的多。 2.1 弯轴事故分析方法 近十几年来大机组弯轴事故频繁发生，从事故调查过程和结果来看， 要获得明确的事故起因和弯轴的主导原因难度较大。下面针对目前弯轴事故调查中存在的问题和事故分析思路，做简要的分析讨论。 一、采用正向推理，首先排除非转轴碰磨引起的弯轴事故。采用正向推理的前提是事故原因范围必须明确。引起汽轮机弯轴的原因除转轴碰磨外，还有很多其他原因。 二、查明是碰磨引起弯轴的大振动原因。当已确认转子存在永久弯曲，而且通过揭缸检查和转子弯曲测量，已经明确转子永久弯曲原因是由转轴径向碰磨引起的，为了明确事故起因，必须进一步查明大振动的原因，由此才能制定具有针对性的防范对策。 三、对弯轴事故起因、过程及主导原因作系统的推理和论证。由上述正向推理排除或肯定了非转轴碰磨引起的弯轴，查明了引起转轴碰磨振动的原因，明确了事故起因，主导原因及弯轴机理，结合事故前机组运行工况，对弯轴主要过程作系统的演绎推理，将弯轴事故主要过程作出合理描述，对不合情理处或无法解说的问题，重新取证分析研究，直至获得圆满和合理的解释为止。 2.2 大轴弯曲的成因 2.2.1 造成大轴弯曲的成因 2.2.1.1 轴上套装零件热套方法不当 向轴上套装零件时，当转轴存在静挠曲时，在套装零件冷却过程中，部分静挠曲贮存下来，使转子形成暂时性永久弯曲。在制造厂平衡时，将其弯曲产生的不平衡采用加重方 12 第二章 轴系振动事故及其预防 法获得补偿，因此机组运行中振动正常。但是转子经一段时间运行或某次大修后，贮存静挠曲逐渐或突然释放，使转子弯曲减少，造成机组启停过程中通过临界转速时发生强烈振动。通过诊断振动故障原因，可查明临界转速下振动增大是由于转子弯曲减少。 机组运行经验证明，这种故障不仅可使转子永久弯曲经运行后减少，有时也能在运行和检修中使转子弯曲增大。例如转子起吊不当，运行中发生强烈振动，可使套装零件在转轴上产生径向不对称的轴向位移，使转子弹性挠曲贮存下来，在冷态或静态下成为永久弯曲。这种故障引起转子弯曲变化的主要特征，有以下三点: (1)只能发生在套装转子上。另外，由运行经验指出，凡是转轴上套有叶轮，轴封套的转子，转轴径向碰磨引起的弯轴的机率很小。 (2)若转子弯曲减少，振动反而增大，转子经平衡后，只要将制造厂加重全部或大部分拿掉即可。 (3)转子弯曲变化往往是在无异常情况下突然发生。 2.2.1.2 转子材料蠕变 转子材料蠕变产生永久弯曲，大多发生在运行多年的旧机上，而且转子弯曲值增大是一个缓慢增大的过程，这从历年来转子临界转速下振动和大修中转子弯曲测量记录逐渐变化得到证明。 2.2.1.3 转轴上内应力释放 由于转轴制造加工、运行中严重碰磨、直轴后退火不彻底等原因，在转轴上残留了较大的内应力，机组运行一段时间后，其内应力会释放，使 转子弯曲增大或减小。这种现象往往是在某次停机或启动，发现转子临界转速下振动显著增大，甚至不能升速，诊断其故障原因时才被发现。这种故障引起转子弯曲的主要特征为: (1)转子弯曲曲线较为平缓。由于转轴上残留的内应力是在一定轴段长度内，因此当内应力释放后，弯曲在这一轴段上形成，其弯曲曲线较碰磨引起的弯轴要平缓，但没有像被水浸泡引起的弯轴那样平滑。 (2)转子弯曲高点可能会留下碰磨重点。内应力释放，如果转子弯曲减少而使转子临界转速下振动增大，因后来启动转轴发生碰磨，则转轴上留下的碰磨重点与转子不平衡方向有关;如果转子弯曲增大，则在后来启动中转轴发生碰磨，则在转子弯曲高点出会留下碰磨重点。 (3)转子弯曲变化常常发生在转子原来弯曲的同一径向平面内。当转子上留下过大内应力与转子原来弯曲直接有关时，其内应力释放后，转子弯曲高点与转子原来弯曲方向相同或相差180度，即在一个径向平面内，而且发生在同一轴段上。 (4)退火后转子弯曲会增大。转轴上内应力虽释放，但没有释放完，因退火后内应力获得进一步释放，从而造成转子弯曲值进一步增大。 2.2.1.4 非同期合闸 因严重的非同期合闸，引起轴系中某一个转子产生永久弯曲变形的事例，国内已发生过数起。在过大的扭应力冲击下，使转子产生横向弯曲变形的机理目前尚不清楚。这一故障引起转子弯曲一般发生在汽轮机和发电机转子连接处附近，或轴系扭转强度薄弱处。对于汽轮机高，中压转子来说，不仅具有较大的扭转强度，而且在非同期合闸的情况下，此 13 第二章 轴系振动事故及其预防 处扭应力也较小，因此非同期合闸在这些转子上形成永久弯曲的可能性较小。 2.2.1.5 高温转子被水浸泡 机组带负荷后停机，因凝汽器补给水或过热器减温水门未关，引起凝汽器汽侧满水进入气缸，使下汽缸温度急剧降低，轴封间隙消失，盘车跳闸，运行人员未能及时发现，致使汽缸中分面以下的转子被水浸泡而遭到骤然冷却，产生过大的收应力，引起塑性变形造成永久弯曲。这一过程往往被隐瞒，直至下次启动临界转速下振动过大无法升速，才引起注意。这种故障引起弯轴的主要特征有: (1)转子弯曲曲线较为平滑。转轴下部遭到骤然冷却产生过大收缩应力，将发生在整个转子高温部分，所以在较大的轴段长度上存在弯曲，其弯曲曲线显得较平滑。 (2)转子弯曲高点处可能留下碰磨痕迹。这是由于转子已经发生了永久弯曲，后来又经几次启动，因振动过大而发生转轴碰磨，从而在转轴弯曲高点留下碰磨痕迹。 (3)转子上存在明显的水迹。因转子静止后被水浸泡，由于氧化，洗刷作用和水质不纯等原因，在水接触处和非接触处会留下明显的分界线。 2.2.1.6 通流部分发生动静摩擦 汽缸变形改变了通流部分间隙，启动过程中发生的动静摩擦，使转子发生弯曲。汽缸 变形主要是运行操作不当，汽缸上下温差或左右温差超过规定值，使汽缸发生热变形。变形可以在开机升速过程中发生，也可以在转子处于静止状态是发生，冷水或低温蒸汽进入汽缸，使缸体温度不均匀。 缸体膨胀不畅同样会造成汽缸变形，真空的改变和汽缸变形的后果是一样的，因而也 是引起弯轴的原因。 2.2.1.7 转子弹性变形发生动静摩擦 转子弹性变形，升速时发生动静摩擦，进而转子出现塑性变形。 转子弹性变形最常见的原因是转子振动大，大到达到动静间隙。这种情况可以发生在临界转速，也可以发生在任一转速，但都是出现在转子做 同步涡动的条件下，多数发生在质量不平衡造成的工频振动大的状态下。 转速低于临界转速时，工频振幅位移响应高点滞后于由不平衡质量(重点)产生的激振力的相位差是小于90?锐角，(如图a)做弓行回转的转子在转动一周中朝向外的一侧始终向外。如果这时转子的振动高点与静止部件发生碰摩，碰摩点局部区域温度上升，材料轴向的线膨胀促使使转子进一步向振动高点的方向弯曲，方向和重点的方位一致，使转子的不平衡质量增加，振动增大，增大的振幅加剧碰摩的力度，使温度进一步升高，这就形成了一个恶性循环，因此，临界转速以下是大轴碰摩永久弯曲的最危险的转速区。 14 f 第二章 轴系振动事故及其预防 图2-1 临界转速时，振动高点滞后与 90?，高点的碰摩造成转轴的弯曲所形成的新的不平衡力fbow 与转子原来的不平衡力 funba的合力f位于逆转的位置(图b)这个力引起的响应的高点也要逆转向转动同一角度，这样就形成碰摩点的逆转向旋转，如果这个过程发生的较慢，碰摩点可以做全周旋转，转子的受热区域也随之而不固定，转子的热弯曲比临界转速以下时状况要轻微。 转速在临界转速以上时，振动高点与不平衡力的相位差是一个大于90?，小于180?的钝角，高点的碰摩产生的热弯曲不平衡质量会抵消一部分原始不平衡质量，使工频振动减小，碰摩减轻甚至脱离，因此这种转速下碰摩引起弯轴的危险性远小于转速低于临界转速时碰摩引起的弯轴的危险性，但严重的碰摩无法使碰摩点脱离时，仍然可能使大轴产生永久弯曲。 水或低温蒸汽进入汽缸同样可能造成温度的不均匀，使转子弯曲.这应该发生转子静止状态，不会在转动状态。 高速转动的转轴和静止部件发生碰摩是，由于相对摩擦的作用，接触点的局部温度可以高达上千度，这个温度上升得很快，转轴上以接触点为中心的区域温度梯度很大，局部材料受热膨胀，同时产生极大的热应力。如果热应力没有超过材料的弹性极限，仅会使转子向碰摩点一侧发生弹性变形，局部高温消失后弹性变形随之消失，转轴恢复如初。但是，如果热应力超过了材料的弹性极限，转轴表面材料要发生压缩性塑性变形，温度均匀之后，使得转轴呈现向摩擦点一侧的永久弯曲。 2.3 大轴弯曲的预防和运行中的紧急处理措施 早在60年代以前，因当时转子平衡技术十分落后，机组每次启停通过临界转速时都要发生强烈共振，因此当时普遍认为转子不能在临界转速下停留，否则会造成机毁人亡的事故，所以机组每次启动通过临界转速都十分小心。随着转子平衡技术的发展，一般转子在临界转速下轴承振动可以降到50um以下，机组启停已感觉不到转子有临界转速存在，给人们造成了转子在临界转速下停留并无危害的错觉，由此形成了下列两种错误做法而诱发振动弯轴: 一、转速较长时间停留在临界转速下。中速暖机的转速往往靠近汽轮机高压转子一阶临界转速，当手动控制暖机转速时，蒸汽压力变化会使转速进入高压转子一阶临界转速，运行人员不作及时调整，如果这时上下缸差增大或由于其他原因，即使转轴发生轻微的碰磨，也会使高压转子挠曲显著增大而引起强烈共振，致使转轴碰磨很快进入晚期。 二、不测量振动即升速。大机组热态启动一般将在10min之内，转速升至3000r/min,瞬间升速速率高达300-400r/min/min。在这样高的升速率下，当转子一旦存在较显著一阶 15 第二章 轴系振动事故及其预防 不平衡时，例如转子残留热弯曲，转轴与水接触，转轴碰磨，在未进入高压转子临界转速之前，转轴碰磨可能已进入中晚期，即使机组装有跳闸保护，弯轴事故也难避免。作为一名合格的运行人员，应该密切监视各类参数的变化，进行合理有效的调整，防止该类事故的发生。 防止大轴发生永久性弯曲可以从几个方面采取措施。 2.3.1 运行操作 (1) 根据原电力部1989年颁布的机组反事故措施规定，冲转前大轴晃度不大于原始 值0.02?，启动前对大轴进行测定，主要检查是否在停机期间发生了轴的弯曲， 所以轴晃动值是汽轮机冲转的一项重要条件。如果机组安装后或检修后原始大轴 晃动值比较大时，一定要记录下最大晃动值的方位，作为以后启动前测量大轴晃 度的参考。 (2) 启机过程中严格注意高压缸上下，左右温差，注意膨胀和差胀。防止汽缸的不 均匀受热和冷却，发现缸胀不匀不畅时要查明原因再升速。 (3) 启机过程中应该注意下列控制值:高压缸内外壁上下温差小于35?，高压外缸 内外壁和中压缸内外壁上下温差小于50?，高压内缸外壁和高压外缸内壁温差 小于50?，差胀和轴向位移应该在允许范围内。 (4) 防止冷态启机前锅炉冷态打压或在启机过程中冷水漏入汽缸，防止汽缸进冷气。 (5) 在盘车，低转速或中速暖机时，采用金属杆听的方法对于发生在轴端汽封，挡 汽片或油挡的碰摩判断是有效的，但对于高压低压双层缸内发生的不严重的缸 内碰摩的判断，经常是不准确的，实际中不可绝对化。 2.3.2 振动监测，预报和应急处理措施 (1) 确定防止弯轴的监测重点部位。 (2) 在定速下对振动爬升的注意。几个转速点的振动值不能超过常规值，主要包括 500rpm 和和中速暖机的转速，要特别注意刚升到暖机转速，振动就很大，又有 持续上升的情况，这时发生碰摩弯轴的危险性较大。如果刚升到暖机转速，振 动不大，但持续上升，除了碰摩，其它运行原因也会引起弯轴。 (3) 转速3000rpm时，振动逐渐增大的处理。碰摩造成大轴弯曲的过程有是发生在 机组降速。临界转速以上或3000rpm转速的弯曲仅是弹性弯曲，振动的爬升是 由轻微的碰摩引起的。如果这时打闸停机，过临界转速时轴振增大，碰摩加剧， 导致转子局部碰摩点过热，形成永久弯曲。数台机组弯轴的实际过程证实了这 种成因的可能性。 由此可以得到两个重要的经验:?如果3000rpm碰摩的重点监测部位 出现工频振动逐渐增大的现象，当时排除转子热弯曲等其他可能，较肯定是发生了碰摩，这时不能打闸，而应该手摇同步将转速降到工作转速与临界转速之间的某点，如2500rpm，定速点的确定以振幅比3000rpm小为准，然后保持转速观察振动变化，寻找相应办法，有可能碰摩脱离转子逐渐恢复，这时不打闸的目的就是防止降速过临界转速造成碰摩永久弯曲。?如果中速暖机时确定转子已经弯曲，强行冲过临界转速后可能会发生“冲得过去降不下来”的局面。还不如不冲临界而将转子停下来盘车直轴。 16 第二章 轴系振动事故及其预防 (4)建议的振动容许值 一、 转速为600-0.9nk1，在相同的转速下，轴瓦振动波动小于15um，说明转 轴无径向碰磨;当轴瓦振动小于80um或轴振小于150um，可以通过高压转子一 阶临界转速。二、转速为600-0.9nk1，若轴瓦振动波动大于15um，说明转轴 存在径向碰磨，这时不问轴瓦振动如何，都不容许通过转子临界转速。只有当 转速在0.9nk1下，连续监测1，2瓦振动10min，其振幅波动小于15um，轴瓦 振动小于80um，才容许通过高压转子一阶临界转速。三、转速为(0.7-0.9) nk1，轴瓦振动波小于15um，但1，2瓦或其中一个瓦振动大于80um，说明振 动是由转子稳定的一阶不平衡引起的，建议消除后再升速。 上述振动容许值只是针对防止转轴径向碰磨进入晚期的一个特殊的规定，具体地说只是对汽轮机高压转子1，2瓦而言。对机组其他瓦轴，可将振动容许绝对值放大1.2-1.3倍，但波动值不宜放大。上述的振动容许值已考虑到振动达到这一数值后，运行人员采取纠正性操作过程中，振动有可能还将继续增大2-3倍，此时转轴碰磨还能控制在中期以前。考虑转子转速在一阶临界转速以下及附近，除转子不稳定的和稳定的不平衡，能引起显著的轴瓦振动外，其他振动故障不会引起明显的轴瓦振动，因此对振动监测和转轴径向碰磨诊断，使用不带滤波器和无测相功能的一般简单式振动表，即可满足要求。 (5)防止转轴发生径向碰磨。一、新安装和大修中的汽轮机高 压转子隔板和端部轴封间隙，不应片面的追求经济效益，将其间隙调的过小。对 于高中压合缸的汽机转子，其轴封间隙不宜小于0.7-0.9mm。二、防止气缸跑偏。 防止气缸跑偏除消除纵销，主销过大的间隙外，还应防止机组运行中立销脱落和 立销座开焊引起气缸严重跑偏。三、防止上下缸温差过大。这是机组运行和启动 中最容易发生的故障，而且在启动和运行中随时都可能发生，所以凡 是上下缸温 度测点误差过大或损坏的机组不容许启动。四、降低汽轮机高压转子一阶不平衡。 五、冲转时避免转子残留热弯曲。由于目前国内大多数弯轴指示器或偏心仪灵敏 度较低，测点处原始晃度过大，为了可靠，不论热态或冷态启动，转子必须连续 盘车2h以上，方可冲转启动。六、防止汽轮机高压转子与水接触。及时开启汽 缸，轴封，主蒸汽管，抽汽管上的疏水阀，不要过早地关闭这些阀，在机组启动 中应防止这些疏水管不畅或堵塞。 2.3.3 系统设计 从防止大轴弯曲角度出发，系统的设计应该注意以下几点: (1) 主蒸汽管道和再热蒸汽管道设计时应进行疏水坡度计算，以确保疏水系统不能 向缸内返水。 (2) 各级抽汽管道的水平段应该有足够的坡度，使疏水畅通。 (3) 不同的压力疏水不能接在一个疏水箱上，高低压应分开。 (4) 所有疏水管道布置时不得出现积水区，防止启机时把积水吸入下汽缸。 (5) 汽缸底部疏水口直径可以适当放大，接到凝汽器外壳上的疏水 管开孔位置应该 在凝汽器热井最高水位以上。 17 第二章 轴系振动事故及其预防 18 第三章 严格汽轮机检修工艺，防止大轴弯曲 第三章 严格汽轮机检修工艺，防止大轴弯曲 3.1 靠背轮找中心 靠背轮找中心，是用靠背轮找两根转子的中心，机组的理想中心线在运行状态下，其俯视图为一条直线，正视图为一条平滑曲线，并且通过通气部分(静止部分)间隙与磁场中心。由于找中心时冷态的，运行时热态的，要使冷态找的中心达到热态的理想要求是很不容易的。 3.1.1 靠背轮找中心时必须注意下列事项 (1) 盘动转子时，要求要慢，要均匀，不要冲击，避免使百分表杆移位。百分表杆 指的某些固定点应避免移位，因为移位以后，百分表的指示数值将有变化，所 用的固定点就不固定了，因此便产生误差。 (2) 找中心用的专用工具安装好以后，在转子没转动以前，不能开始记录。 (3) 转子不准倒盘。有人担心带动靠背轮的销钉会在盘动过程中产生蹩劲，使转子 在轴瓦上不能落实，所以人为地用撬棍撬动盘车齿轮，使主轴转子倒盘一些。 其实这完全没有必要，转子的重量会克服这微量的阻力的。每盘动转子一次， 严格要求盘正，间隔90度。 (4) 测量工具要有主够的刚度 3.2 汽缸保温 有的电厂汽缸保温层较薄，外面温度较高，保温层也不光滑，不但散热损失大，而且必然造成停机后缸体上下温差过大，致使汽缸驼背。汽轮机启动时容易造成转子与隔板汽封摩擦，这是造成弯轴的另一个主要原因。 汽缸体尤其是汽缸下部保温不良，主要有下列原因: (1) 上汽缸化妆板小，汽缸上边的化妆板太紧凑，保温层厚了便装不上化妆板，不 得不削足适履，而没有去改大化妆板，这是上缸体保温不良的主要原因。 (2) 下汽缸保温层一般大修不拆掉，因此大修过程中也无人照管。 (3) 对下汽缸保温层保温不良会造成什么后果认识不足，因此即便有些地方被拆开 或不完整的情况也没人加以注意。下汽缸冷空气从下往上流通，造成停机上下 温差很大，有时达到100?以上。 下汽缸温度低于上汽缸，主要有以下两个原因: (1) 热量总是从下部往上部传导。 (2) 汽缸与基础之间有间隙，如不装下汽缸化妆板或装接不好，冷空气总是由汽缸 间隙往上流通，将下汽缸的一部分热量带走缸体保温不良会造成缸体向下弯曲 (即驼背)使隔板汽封间隙上边增大，下边减小因此容易产生转子与隔板汽封摩擦 而弯曲.从汽缸纵剖面看，中心线弯曲与上下汽缸温差关系可用下式求出: 21 第三章 严格汽轮机检修工艺，防止大轴弯曲 y?8d d---------汽缸圆柱部分平均直径，mm L----------汽缸圆柱部分平均长度，mm ?t -------汽缸上下壁温差，? 汽缸保温层一定要做好，这项工作不是难以解决的技术问题，但是要做好这项工作，必须要认真，仔细，负责。要使上下缸体保温严密，最好依照汽缸的形状采用块状成型的保温材料，不要用湿保温材料直接与汽缸体接触。块状保温之间不要留有间隙，必要时塞以纯石棉绒，下缸的化妆板一定要装好。 汽缸的保温标准推荐为: (1) 用手抚摸保温层外面，以手能放得住的最高温度(约60~65?) (2) 汽缸上下缸温差，按部颁《汽轮机组运行规程》规定不应超过35?，最高不得 超过50?，从多年的运行经验看，只能更严格，不能再放宽。 3.3 检修或安装时汽封间隙配置 汽封片是防止高压蒸汽向低压泄露(真空)部分空气泄入汽缸的装置。为了增加机组的经济性，希望汽封间隙小些，但由于动静部件种种因素的限制，又不能将汽封间隙配置的过小。既不能只顾经济效率任意缩小间隙;也不能为了安全防止动静部分摩擦而任意放大间隙。 从汽封的径向间隙配置可分为正圆，偏心圆，及立椭圆三种类型。偏心圆型，汽封下部间隙大于上部，左侧间隙大于右侧，如苏联机组;立椭圆型，左右间隙小上下间隙大，并且下部大于上部间隙，如日立机组;圆形四周间隙相等，如意大利机组。 到底哪一种汽封径向间隙好，下面分析一些影响汽封径向间隙因素: 1、转子中心与转速及油膜粘度的关系 若转子(从机头看)为右旋方向，转子转动后被油膜托起，转子中心与冷态比较偏左上方，转速越高，油膜黏度越大偏左上方越多.凡是又旋机组，其汽封径向间隙，左侧大于右侧，上侧大于下侧是合理的。 2、启动时疏水应彻底 启动时，汽缸底部疏水不良，积水虽少，但对汽缸下部冷却影响较大。即使疏水畅通，启动时低温蒸汽也逐渐下降，所以汽封间隙下部径向间隙偏大些，对安全有利。 3、汽封间隙应考虑的问题 即使保温良好的汽缸，只是汽缸壁上下温差小些，汽缸多少有些驼背，所以汽封下部径向间隙大些，启动时对安全有利。 4、汽封与受热温度的影响 由于隔板和汽封套径向膨胀间隙过小或有卡涩现象，受热不均匀，汽封圈不能自由膨胀而引起固定部分扭曲变形。 5、汽封弹簧片失效 汽封弹簧片失效造成局部汽封间隙过大，这对主轴摩擦虽无影响，但使机组效率有一定的降低。根据目前在装机组看，这种情况还不是个别的。 6、动静部分膨胀系数不同 22 第三章 严格汽轮机检修工艺，防止大轴弯曲 转子与隔板，汽封块膨胀系数不同，也会影响径向间隙的变化。 7、前轴承箱猫爪受热抬高 前轴承箱中分面支持猫爪受热，一般高温高压汽轮机上缸搭在猫爪上，下缸吊在上缸上。当猫爪受热抬高，混凝土前框架也较后框架温度高，这些部位抬高时，使汽封间隙下部减小，上部增大，所以下部间隙大些是合理第二。 8、进汽管道弹力不均 高.中压进汽管道弹性不一致，由于热膨胀弹力不均匀，运行后汽缸向一侧推移，致使汽封间隙左右发生变化，对高压轴封汽封影响较大。 9、其它影响汽封的因素 如抽真空时，钢板焊的排汽缸下沉，循环水通水，基础受热后引起汽 缸等固定部件与中心的变化;非全周进汽时蒸汽压力与温度不均引起主轴偏移等。 3.4 改善测量汽封间隙的工艺 有些电厂测量汽封径向间隙时，只测量汽缸两侧的汽封间隙，这样上缸与下缸的汽封间隙是否合格就不清楚了。多数电厂最后检验汽封最小间隙，一般采用贴胶布的方法。有的在同一块汽封尖部贴不同厚度的胶条，在转子上抹红樟丹，盘动转子，观察胶条粘上红樟丹的多少来判断汽封最小间隙。这种工艺误差很大，并有下列缺点: (1) 只适合测量汽封最小间隙，若汽封间隙不是正圆，无法判断汽封间隙是否合格。 (2) 在同一块汽封尖部贴不同厚度的胶条，肯定贴层数多的胶条先粘上红樟丹，转 子与厚层胶条接触后，能将汽封块压下贴薄层的胶条肯定粘不上红樟丹，如认 为该圈汽封径向最小间隙略小于粘红樟丹胶条的厚度，这是假象，是不真实的。 下面的这种测量工艺相对于上面的方法具有一定的优越性，值得我们在以后的测量中采用，具体如下: (1) 用塞尺测下缸两侧汽封径向间隙，塞入不要过多，只有10?左右，不要把汽封 塞的有退让现象。 (2) 在转子未放入前，将下缸及轴端汽封底部放上一条铅丝，转子 放入后，在转子 轴顶部正中沿轴放入一条铅丝，然后在装上汽封体和隔板，打开后测得铅丝的 尖口压入后剩余厚度，作为汽封顶部与底部的径向间隙。 (3) 将汽封尖部涂以红樟丹，在转子对应部位贴一层胶条，盘动转子一周，观察有 无粘红樟丹的胶条，如有这就是该圈的最小间隙。在没粘红樟丹的部位再贴一 层胶条试验，如此进行下去，所测得的最小间隙比第一种方法正确。 23 结论 结 论 通过对汽轮机组振动故障的分析和诊断以及具体事故介绍，从事故损坏部件、碎片和有关纪录中寻找证据，提炼成特征，结合事故前机组运行状况，机组结构，经归纳整理，将现象和特征串起来，采用演绎推理手段，查明事故机理，从根本上认识事故起因和主导原因，找出合理有效的防治对策。 汽轮发电机组振动涉及到机组的设计、制造、安装以及运行，与机组结构、运行方式安装与检修技术，机械量电测技术，信号分析与处理等多个方面有密切的联系，在解决实际机组振动问题中，理论知识和实际经验是同等重要的，他们的结合更可以相辅相成，无数实例说明，忽略其中任一方面，成功率都是有限的。 26 致谢 致 谢 在本文即将完成之际，首先要感谢我的导师吕太教授。本文从课题选择一直到论文的写作都得到吕太教授的精心指导。他严谨求实的治学态度、开拓创新的精神风范，扎实的专业知识和对学科动态敏锐的观察使我受益匪浅。 在撰写过程中，其他老师也为我的论文提出了大量宝贵建议并对论文进行指导，在这里我还要感谢其他所以老师在各方面的支持和指导，使我能更好的完成这篇论文。 由于本人知识有限，经验有限，有些问题的叙述，观点难免有不妥之处，恳请批评指正。 27 附录 附 录 附录 29 参考文献 参考文献 1. 陆颂元. 汽轮机转子径向碰摩的频谱特征及诊断 《 热力发电厂》 1987.1 2. 张游祖(两台20MW机组断轴事故分析，全国第二届转子的动 力学学术讨论会论文集，1989. 3. 王善永, 陈勇(《汽轮机组两倍频振动原因分析与诊断汽轮机技术》 4. 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