汽輪發(fā)電機組幾種常見故障的振動特征.doc

汽輪發(fā)電機組幾種常見故障的振動特征摘要：介紹了汽輪發(fā)電機組幾種常見故障的振動特征，對機組啟停動態(tài)過程的振動信息進行全面分析，提出了防范機組動態(tài)振動的措施。機組啟、停機過程為動態(tài)過程，綜合了眾多的振動故障信息，比如摩擦振動、高次諧波共振、分諧波共振撞擊振動、隨機振動、軸瓦自激振動、參數(shù)激振、汽流激振、摩擦渦動等。但就機組啟停過程中，突出反映的是軸系的臨界共振。即轉軸旋轉時，由于重心偏移所引起的橫向振動與轉子所固有的頻率產(chǎn)生共振。激振力來自于轉軸。振動發(fā)生時，轉軸的相對振動與瓦蓋絕對振動同步增長。但是，有時軸承振動是突發(fā)性的，此時，軸承振動不僅增大，還會發(fā)出強烈的噪聲；但轉軸的相對振動卻往往沒有多大的響應?？傊?，無論機組的升速還是降速過程，機組動態(tài)振動過程反映了機組潛在隱患，也反映了動態(tài)轉子剛度與支承剛度的差異。一、機組動態(tài)振動特征在此分析總結秦皇島發(fā)電有限責任公司200300MW的機組動態(tài)過程軸系發(fā)生振動大停機的案例。并從高、中、低壓轉子到發(fā)電機、勵磁機轉子分析臨界轉速振動超標的問題。同時，闡明非軸系臨界共振的機理。確定機組的動態(tài)過程是振動多變復雜的過程，是工程技術人員需要掌握和處理的現(xiàn)場實際工作，下面介紹幾種常見機組故障的振動特征。1. 300MW機組啟機和停機過程臨界轉速振動幅值的差別由圖1可以看出機組啟動與停機過程發(fā)勵轉子7# 軸在發(fā)電機二階臨界轉速（2200r/min）時，振動幅值相差了約310m，且相位基本不變（發(fā)勵轉子為三支承，7# 軸為勵磁機軸承處測點），6# 軸（發(fā)電機后軸承測點）振動在啟、停過程中卻通常相差120180，為反相變化。軸心軌跡在停機過程反應出較強的負載，甚至會出現(xiàn)反進動。勵磁機轉子的一階臨界轉速在兩種狀態(tài)過程中，特征幅值響應不一，即在啟動當中，發(fā)電機的二階臨界轉速與勵磁機的一階臨界轉速均在同一幅值下分辨不出，可在停機過程較清晰的看出勵磁機轉子臨界轉速為23502450r/min（臨界轉速設計值2500r/min），振動頻率為工頻。在啟動當中，機組定速前發(fā)電機后軸承徑向振動為同相振動，定速后逐漸正常。發(fā)電機機座垂直振動瓦蓋垂直振動，水平振動大于垂直振動23倍。發(fā)電機一階臨界轉速時（實測880r/min），機組基礎平臺地面垂直振動發(fā)電機前端蓋垂直振動（幅值）75m 。 2. 300MW機組啟動當中瓦蓋振動與轉軸振動的差別由圖2可以看出機組啟動當中軸振動與軸承蓋振動差別甚大，即軸承蓋振動在機組轉速2500r/min轉子臨界轉速設計值1670r/min）時，超出軸振動三倍，而且振動頻率為工頻；且每次啟停機狀況均有差別，一般在90150m。機組大修時，檢查缸體結合面最大間隙800m（標準間隙0.0m）。 3. 200MW機組軸系載荷點變化引起臨界轉速滯后 由圖3可以看出，勵磁機轉子的臨界轉速在修后機組啟動當中，由修前的2610r/min（設計值24002600r/min）上升至2745r/min，且振動幅值由38m224上升至101m186。振動頻率為工頻；但在通頻時振幅最大，低頻分量占主要成分約為5.625Hz，幅值超過了工頻3倍。兩次啟機動態(tài)過程，2200r/min前的轉速相位差512，但在2610r/min卻相差了38。需要說明的一點是，該機組的軸系修后較修前向機頭側挪動約3.0mm。4. 200MW機組勵磁機轉子一階臨界轉速前軸瓦發(fā)生摩擦由圖4可以看出機組啟動后轉速n=2100r/min，由于軸系振動的增大，軸瓦突發(fā)性的振動增大，發(fā)出強烈的噪聲，此時，工頻分量反而不大，低頻振幅急劇升高，且2X，4X，5X高頻分量出現(xiàn)。 5. 200MW機組升速過程中壓轉子的一階臨界轉速異常超標200MW機組小修后首次冷態(tài)啟機，n=1000r/min時，3# 軸振動值超標而跳機，振動幅值隨轉速降低而增大（圖5）的趨勢。并且轉子盤車狀態(tài)晃動度超標，相鄰軸瓦也有同步響應，軸振增大，相位逆時針改變85。 以上機組動態(tài)振動特征，充分說明機組啟停動態(tài)過程是一個復雜振動過程。因此，進行機組故障振動分析，就需要對振動機理的很好了解。二、機組啟停機動態(tài)機理分析1支承系統(tǒng)共振與系統(tǒng)部件共振的區(qū)別共振通常分為支承系統(tǒng)共振和系統(tǒng)部件共振兩種，前者是激振力通過支承系統(tǒng)輸入振動系統(tǒng)，當支承系統(tǒng)自振頻率與激振力頻率符合時而產(chǎn)生的一種共振，例如軸承座某一方向自振動頻率與激振力頻率相符而產(chǎn)生的共振；后者是振動系統(tǒng)內某一部件自振頻率與激振力相符而產(chǎn)生的共振，例如轉子臨界轉速、汽缸、大直徑管路、發(fā)電機和勵磁機靜子某一方向自振頻率與激振力頻率相符而產(chǎn)生的共振；這兩種共振使軸承振動增大的機理不同，前者是由于支承剛度降低，在激振力一定時，使振動幅值增大；后者是由于部件共振，即振動慣性力增大并作用于軸承或基礎上，這時在支承剛度不變的情況下，由于激振力增大而使其振幅增大。2振動幅值與