汽輪機(jī)振動大的原因分析及其解決方法[1]

1、汽輪機(jī)振動大的原因分析及其解決方法摘要：為了保障城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與居民用電的穩(wěn)定，加強(qiáng)汽輪機(jī)組日常保養(yǎng)與維護(hù)，保障城市供電已經(jīng)成為了火力發(fā)電廠維護(hù)部門的重要任務(wù)。文章就汽輪機(jī)異常振動的原因進(jìn)行了分析與故障的排除，在振動監(jiān)測方面應(yīng)做的工作進(jìn)行了簡要的論述。 關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；異常振動；故障排除；振動監(jiān)測；汽流激振現(xiàn)象 對轉(zhuǎn)動機(jī)械來說，微小的振動是不可避免的，振動幅度不超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的屬于正常振動。這里所說的振動，系指機(jī)組轉(zhuǎn)動中振幅比原有水平增大，特別是增大到超過允許標(biāo)準(zhǔn)的振動，也就是異常振動。任何一種異常振動都潛伏著設(shè)備損壞的危險(xiǎn)。比如軸系質(zhì)量失去平衡（掉葉片、大軸彎曲、軸系中心變化、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水

2、路局部堵塞等）、動靜磨擦、膨脹受阻、軸承磨損或軸承座松動，以及電磁力不平衡等等都會表面在振動增大，甚至強(qiáng)烈振動。 而強(qiáng)烈振又會導(dǎo)致機(jī)組其他零部件松動甚至損壞，加劇動靜部分摩擦，形成惡性循環(huán)，加劇設(shè)備損壞程度。異常振動是汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中缺陷，隱患的綜合反映，是發(fā)生故障的信號。因此，新安裝或檢修后的機(jī)組，必須經(jīng)過試運(yùn)行，測試各軸承振動及各軸承處軸振在合格標(biāo)準(zhǔn)以下，方可將機(jī)組投入運(yùn)行。振動超標(biāo)的則必須查找原因，采取措施將振動降到合格范圍內(nèi)，才能移交生產(chǎn)或投入正常運(yùn)行。 一、汽輪機(jī)異常振動原因分析汽輪機(jī)組擔(dān)負(fù)著火力發(fā)電企業(yè)發(fā)電任務(wù)的重點(diǎn)。由于其運(yùn)行時(shí)間長、關(guān)鍵部位長期磨損等原因，汽輪機(jī)組故障時(shí)常出現(xiàn)，

3、這嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。汽輪機(jī)組異常振動是汽輪機(jī)常見故障中較為復(fù)雜的一種故障。由于機(jī)組的振動往往受多方面的影響，只要跟機(jī)本體有關(guān)的任何一個(gè)設(shè)備或介質(zhì)都會是機(jī)組振動的原因，比如進(jìn)汽參數(shù)、疏水、油溫、油質(zhì)、等等。因此，針對汽輪機(jī)異常震動原因的分析就顯得尤為重要，只有查明原因才能對癥維修。針對導(dǎo)致汽輪機(jī)異常振動的各個(gè)原因分析是維修汽輪機(jī)異常振動的關(guān)鍵。 二、汽輪機(jī)組常見異常震動的分析與排除引起汽輪機(jī)組異常振動的主要原因有以下幾個(gè)方面，汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動等。 （一）汽流激振現(xiàn)象與故障排除 汽流激振有兩個(gè)主要特征：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量；二是振動的增大受運(yùn)行參數(shù)的影響明顯，且

4、增大應(yīng)該呈突發(fā)性，如負(fù)荷。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來流沖擊就會發(fā)生汽流激振；對于大型機(jī)組，由于末級較長，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。針對汽輪機(jī)組汽流激振的特征，其故障分析要通過長時(shí)間的記錄每次機(jī)組振動的數(shù)據(jù)，連同機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀察曲線的變化趨勢和范圍。通過改變升降負(fù)荷速率，從5t/h到50t/h的給水量逐一變化的過程，觀察曲線變化情況。通過改變汽輪機(jī)不同負(fù)荷時(shí)高壓調(diào)速汽門重調(diào)特性，消除氣流激振。簡單的說就是確定機(jī)組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負(fù)荷變化率和避開產(chǎn)生汽流激振的負(fù)荷范圍的方式來避免汽流激振的產(chǎn)

5、生。 （二）轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機(jī)組異常振動特征、原因及排除 轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機(jī)組冷態(tài)啟機(jī)定速后帶負(fù)荷階段，此時(shí)轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動增大，同時(shí)可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機(jī)組異常振動。轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時(shí)性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機(jī)理相同，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都會產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。 與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會使兩端產(chǎn)生錐形運(yùn)動，因而在軸向還會產(chǎn)生較大的工頻振動。另外，轉(zhuǎn)軸彎曲時(shí)，由于彎曲產(chǎn)生的彈力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的離心力相位不同，兩者之間相

6、互作用會有所抵消，轉(zhuǎn)軸的振幅在某個(gè)轉(zhuǎn)速下會有所減小，即在某個(gè)轉(zhuǎn)速上，轉(zhuǎn)軸的振幅會產(chǎn)生一個(gè)“凹谷”，這點(diǎn)與不平衡轉(zhuǎn)子動力特性有所不同。當(dāng)彎曲的作用小于不衡量時(shí)，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下；當(dāng)彎曲作用大于不平衡量時(shí)，振幅的減少就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。針對轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機(jī)組異常振動。沒有了振動力的產(chǎn)生機(jī)組也就不會出現(xiàn)異常振動。 （三）摩擦振動的特征、原因與排除 摩擦振動的特征：一是由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動信號的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時(shí)波形存在“削頂”現(xiàn)象。二是發(fā)生摩擦?xí)r，振動的幅值和相

7、位都具有波動特性，波動持續(xù)時(shí)間可能比較長。摩擦嚴(yán)重時(shí)，幅值和相位不再波動，振幅會急劇增大。三是降速過臨界時(shí)的振動一般較正常升速時(shí)大，停機(jī)后轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，測量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動的機(jī)理：對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子來講，摩擦可以產(chǎn)生抖動、渦動等現(xiàn)象，但實(shí)際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。動靜摩擦?xí)r圓周上各點(diǎn)的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側(cè)溫度高于輕摩擦側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，產(chǎn)生一個(gè)新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上引起振動。 三、在振動監(jiān)測方面應(yīng)做好的工作目前200mw及以上的機(jī)組大都裝設(shè)了軸系監(jiān)控裝置，對振動實(shí)施在線監(jiān)控，給振動監(jiān)測工作創(chuàng)造了良好的條件。其他中小型機(jī)組有的雖裝

8、有振動監(jiān)測表，但準(zhǔn)確度較差，要靠攜帶型振動表定期測試核對，有的機(jī)組僅靠推帶振動表定期測試記錄。對中小型機(jī)組的振動監(jiān)測工作，一般都比較薄弱，不能堅(jiān)持定期（每周、每10天等）測試或測試記錄不全不完整等等，不利于有關(guān)振動規(guī)定的認(rèn)真執(zhí)行。因此，電廠應(yīng)明確規(guī)定測試振動的周期，給汽機(jī)車間專業(yè)人員和運(yùn)行現(xiàn)場配備較高精密度的振動表，并建立專業(yè)人員保存的和運(yùn)行現(xiàn)場保存的振動測試登記簿，按規(guī)定周期測試并將測試結(jié)果記入登記簿。測試中發(fā)現(xiàn)振動比上次測試結(jié)果增大時(shí)，專業(yè)人員應(yīng)及時(shí)向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，并分析振動增大原因，研究采取措施，必要時(shí)增加振動測試次數(shù)，以監(jiān)測是否繼續(xù)增大。運(yùn)行中如發(fā)現(xiàn)機(jī)組振動異常時(shí)，應(yīng)立即使用現(xiàn)場保管的振動

9、表進(jìn)行測試，如振動比上次測試結(jié)果增加了0.05mm時(shí)，應(yīng)立即打閘停機(jī)。如振動增加雖未達(dá)到0.05mm，但振動異常時(shí)聽到機(jī)組有響聲（如掉葉片等），或機(jī)內(nèi)聲音異常時(shí)，也應(yīng)停機(jī)進(jìn)行檢查。對一般的振動增大，也應(yīng)向車間匯報(bào)，以便組織分析原因，采取措施。 四、結(jié)論總之，機(jī)組振動測試結(jié)果是研究分析機(jī)組運(yùn)行狀況的重要技術(shù)依據(jù)。多年來，不少機(jī)組因振動大而拖延了投產(chǎn)期和檢修期。對生產(chǎn)運(yùn)行來說，接收了振動符合標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)組以后，還必須加強(qiáng)振動監(jiān)督，對振動監(jiān)測做到制度化、經(jīng)?；?，必須在機(jī)組振動突然增大達(dá)到規(guī)程規(guī)定值時(shí)，及時(shí)果斷地將機(jī)組停運(yùn)，防止擴(kuò)大損壞或?qū)φ駝与m然增大，但尚未達(dá)到規(guī)程規(guī)定緊急停機(jī)數(shù)值的異?，F(xiàn)象。及時(shí)對比分

10、析，查找原因，并采取措施防止設(shè)備損壞事故的發(fā)生。 作者簡介：趙珣（1982），女，內(nèi)蒙古根河人，湛江電力有限公司助理工程師，研究方向：集控工程師。(1) 轉(zhuǎn)動部分平衡的不正確。(2)汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等對中不好。(3)機(jī)組附屬轉(zhuǎn)動件，如調(diào)速器、主軸帶動的油泵、危急保安器等部件平衡的不好，安裝不良。(4)受熱的機(jī)件安裝的不正確，在冷態(tài)安裝時(shí)沒有考慮它們熱態(tài)工作時(shí)的自由熱膨脹、熱變形，使得機(jī)件在受熱工作時(shí)不能自由膨脹而變得有些彎曲，破壞平衡。如各種軸在受熱無處膨脹時(shí)，將被頂彎，失掉平衡，造成振動；機(jī)殼受熱不能自由膨脹時(shí)，也會變形引起振動。(5)某些機(jī)件配合尺寸不符合要求，如軸封片與軸頸配合間隙不對，配

11、合過緊，則在受熱時(shí)軸頸與密封片相摩擦，引起振動。(6)軸承有缺陷，如軸瓦巴氏合金脫層、龜裂；軸承與軸瓦安裝間隙不合適；瓦殼在軸承座中松動；軸承動態(tài)性能不好，發(fā)生半速渦動或油膜振蕩等，造成振動。(7)機(jī)組基礎(chǔ)不符合要求或基礎(chǔ)下沉，都會使機(jī)組發(fā)生振動。2、運(yùn)行方面的原因(1)汽輪機(jī)汽缸保溫不良、在啟動前預(yù)熱的不充分或者不正確，因而造成蒸汽輪機(jī)在啟動時(shí)轉(zhuǎn)子處于彎曲狀態(tài)。(2)固定在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器、變速器齒輪軸上的某些轉(zhuǎn)動零件松弛、變形或者位置移動，引起回轉(zhuǎn)體的重心位置改變加劇振動，如葉輪和軸結(jié)合松動、某些部分變形等。一些有嚴(yán)格重量要求的回轉(zhuǎn)零件，如聯(lián)軸器個(gè)別螺栓更換而又未做平衡試驗(yàn)，也會破壞平衡

12、，加劇振動。(3)回轉(zhuǎn)部件的原有平衡被破壞，如葉片飛脫，葉片或葉輪腐蝕嚴(yán)重，葉輪破損，軸封損壞，葉片結(jié)垢，個(gè)別零件脫落，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水路局部堵塞，以及靜止部分與轉(zhuǎn)動部分發(fā)生摩擦等等。(4)啟動前預(yù)熱不均勻，機(jī)殼產(chǎn)生變形，使機(jī)組內(nèi)動靜部件間隙不均勻，甚至產(chǎn)生摩擦，引起振動。(5)蒸汽管路或氣體管路對機(jī)組的作用力，使機(jī)組變形、移位；管路與機(jī)組聯(lián)接不合要求等等也都造成振動。(6)軸承潤滑不夠或不適當(dāng)，油泵工作不穩(wěn)定，或者油膜不穩(wěn)定。(7)新蒸汽等運(yùn)行參數(shù)與要求值偏差太大。新蒸汽參數(shù)偏差過大而末及時(shí)調(diào)整，使汽輪機(jī)部件熱膨脹及熱應(yīng)力變化劇烈；汽壓、汽溫過低未及時(shí)采取措施；排汽缸溫度過高引起汽缸變形等等

13、。(8)機(jī)組運(yùn)行轉(zhuǎn)速離實(shí)際臨界轉(zhuǎn)速太近、機(jī)組某部件的固有振動頻率等于或低倍于汽輪機(jī)運(yùn)行頻率，使部件或汽輪機(jī)發(fā)生共振。(9)汽輪機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)動部件與汽封偏心，產(chǎn)生蒸汽自激振蕩引起振動。(10)發(fā)電機(jī)電磁力不平衡引起振動。首先我想提出，振動問題是汽輪機(jī)事故中最為棘手的問題，它的機(jī)理和處理手段比較復(fù)雜，下面我只是大略的概括下。汽輪機(jī)的振動最為常見的有下列：1、質(zhì)量不平衡，占70%。2、中心不正，占20%。3、動靜磨擦，占5%。4、基礎(chǔ)松動或接觸不好，套裝部件松動。5、油膜振蕩6、氣流激振7、匝間短路。其中氣流激振常有下列情況：1、汽封圓周間隙相差大，以致形成渦動2、調(diào)節(jié)汽門的開度到一定值，振動發(fā)生，跨過

14、后振動消失，且重復(fù)性好。運(yùn)行方面如果在機(jī)組設(shè)計(jì)制造、安裝和檢修期間各方面都做得比較完美，那機(jī)組就不會因?yàn)檎駝舆^大而影響運(yùn)行了嗎？答案是否定的，機(jī)組的振動除了與上面的各方面因素有關(guān)外，還與機(jī)組的運(yùn)行狀況存在很大的關(guān)系。1機(jī)組膨脹機(jī)組的滑銷系統(tǒng)對機(jī)組振動的影響情況，而機(jī)組的膨脹是受其滑銷系統(tǒng)制約的。當(dāng)滑銷系統(tǒng)本身不存在問題時(shí)，如果運(yùn)行人員操作不當(dāng)，機(jī)組也會出現(xiàn)膨脹不暢的問題。最明顯的例子是在開機(jī)過程中，當(dāng)機(jī)組的暖機(jī)時(shí)間不夠或者升速加負(fù)荷過快，則機(jī)組各部分的膨脹就不一樣，這樣一方面會產(chǎn)生應(yīng)力，減少機(jī)組的壽命；另一方面就會引起過大的差別膨脹，從而影響機(jī)組的開機(jī)過程。當(dāng)機(jī)組的膨脹不充分時(shí)，極易引起機(jī)組的

15、振動和動靜碰磨。2潤滑油溫軸頸在軸瓦內(nèi)的穩(wěn)定性如何決定了機(jī)組誘發(fā)振動的可能性有多大，當(dāng)穩(wěn)定性太差時(shí)，外界因素的變化很容易引起機(jī)組振動的產(chǎn)生。而潤滑油在軸瓦內(nèi)形成的油膜如何又是影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的一個(gè)重要影響因素，油膜的形成除了與軸承烏金有關(guān)外，還有一個(gè)重要因素就是潤滑油油溫，潤滑油油溫應(yīng)該在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，過高過低都對油膜的形成不利。3軸封溫度每一軸封的溫度都不一樣，在運(yùn)行規(guī)程所允許的范圍內(nèi)調(diào)整軸封溫度會對機(jī)組的振動產(chǎn)生一定的影響。軸封溫度對機(jī)組振動的影響主要表現(xiàn)為溫度對軸承座標(biāo)高的影響和溫度對端部汽封處動靜間隙的影響，這兩方面對機(jī)組振動的影響機(jī)理在前面已經(jīng)述及，在此不再重復(fù)。4機(jī)組真空和排汽缸

16、溫度機(jī)組真空和排汽缸溫度總是相輔相成的，其中一個(gè)因素的變化必然引起另一個(gè)因素的改變。對于軸承座坐落在排汽缸上的機(jī)組來說，排汽缸溫度的變化主要表現(xiàn)在對軸承座標(biāo)高的影響上，所以會對機(jī)組的振動產(chǎn)生影響。5發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流當(dāng)電流通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)會產(chǎn)生熱量，這部分熱量就要會使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生膨脹，當(dāng)發(fā)電機(jī)本身存在一定量的質(zhì)量不平衡時(shí)，由于膨脹會使該不平衡量產(chǎn)生的力矩發(fā)生改變，從而引起機(jī)組的振動變化；當(dāng)發(fā)電機(jī)自身存在膨脹不均時(shí)，即使冷態(tài)情況下質(zhì)量平衡較好，也會由于膨脹的不均勻性產(chǎn)生動態(tài)的質(zhì)量不平衡，而這一質(zhì)量不平衡在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子恢復(fù)到冷態(tài)時(shí)也會隨之消失。另一方面，如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部本身存在短路情況，當(dāng)電流通過發(fā)

17、電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)會產(chǎn)生局部放熱過大的現(xiàn)象，此處的轉(zhuǎn)子由于受到較多的熱量堆積而使膨脹較大，這就與其他地方的膨脹產(chǎn)生差別，又會形成一動態(tài)的質(zhì)量不平衡。6斷葉片當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生斷葉片時(shí)，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布明顯發(fā)生改變，因此機(jī)組的振動會發(fā)生明顯的變化，這種情況在現(xiàn)場有時(shí)可能不會被察覺，因?yàn)檎駝拥淖兓劝ㄕ駝哟笮〉淖兓舶ㄕ駝酉辔坏淖兓?，而現(xiàn)場大多數(shù)儀表只能監(jiān)視振動大小的變化。為了盡量避免斷葉片的現(xiàn)象發(fā)生，除了在設(shè)計(jì)制造和安裝檢修期間采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣肀ＷC外，運(yùn)行中在增減機(jī)組負(fù)荷時(shí)應(yīng)盡量平穩(wěn)。7大機(jī)組的調(diào)門控制方式根據(jù)資料和本人的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的300 mw機(jī)組在運(yùn)行過程中已經(jīng)有好幾臺機(jī)組出現(xiàn)了1號和2

18、號大軸振動偏大的現(xiàn)象。通過對振動機(jī)組大軸振動的頻譜分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)振動發(fā)生時(shí)振動明顯存在半頻分量。根據(jù)分析及最后采用的措施來看，改變機(jī)組調(diào)門的控制方式可以控制的機(jī)組的振動。具體原因是：由于機(jī)組受熱后1號和2號軸承的膨脹不一樣，結(jié)果造成1號軸承負(fù)荷較輕而2號軸承負(fù)荷較重的情況，再加上軸承的穩(wěn)定性不是太好，于是在外界因素的影響下機(jī)組很容易發(fā)生振動異常，如果將調(diào)門的控制方式由順序閥控制改為單閥控制，則可以避免順序閥控制時(shí)3號調(diào)門開啟而4號調(diào)門未開時(shí)給轉(zhuǎn)子施加的向上的作用力，而正是這個(gè)作用力使1號軸承的比壓減小從而使1號軸承的負(fù)荷較輕極易使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)造成機(jī)組的振動。蒸汽輪機(jī)異常振動原因的分析和處理措施關(guān)鍵詞

19、：蒸汽輪機(jī),振動,措施 摘要：對合成氣壓縮機(jī)組蒸汽輪機(jī)異常振動原因進(jìn)行分析，介紹處理措施。 在某大型合成氨裝置中，合成氣壓縮機(jī)驅(qū)動機(jī)采用由意大利新比隆公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的中壓冷凝式蒸汽輪機(jī)。自2002年初到8月份該汽輪機(jī)振動逐漸增加，在同樣工況下前軸承處振動由25m慢慢上升至近70m，特別是在開停車過程中，前軸承處軸振動達(dá)125m以上，另外軸承座外殼振動和現(xiàn)場噪音也明顯增大，嚴(yán)重影響機(jī)組本身和整個(gè)合成系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高負(fù)荷運(yùn)行。 1 汽輪機(jī)支承系統(tǒng)簡介 合成氣壓縮機(jī)組汽輪機(jī)型號為enk32/45汽缸靠兩側(cè)的貓爪和后端兩側(cè)的支板支承在后機(jī)架上，缸體后端兩側(cè)支板處各設(shè)一橫銷，缸體前后兩端下面中間部位各

20、設(shè)一縱銷，這樣整個(gè)缸體的定位死點(diǎn)就處于后端，開停車時(shí)缸體以后端為定位端向前膨脹或向后收縮。 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子支承在前后徑向軸承上，前后徑向軸承分別安裝在前后軸承座內(nèi)，在前軸承座內(nèi)還安裝有止推軸承。汽輪機(jī)前軸承座安裝在前機(jī)架上四角由4個(gè)球形墊圈支承，球形墊圈的高度可由下部的調(diào)整螺母調(diào)節(jié)，軸承座兩側(cè)各用2個(gè)固定螺栓壓緊，并且固定螺栓都采取了防松措施。前軸承座兩側(cè)通過2根以汽缸前端伸出的懸臂桿同缸體連接，當(dāng)缸體向前膨脹時(shí)，懸臂螺桿也推動前軸承座在球形墊圈上向前移動，為此在冷態(tài)安裝時(shí)，軸承座固定螺栓不壓死，其頭部同壓板間預(yù)留有0.020.03mm的膨脹間隙a。 為保證軸承座的左右方向定位，在軸承座的下方還設(shè)

21、有一縱向?qū)тN。 2 振動原因查找和分析 為查找合成氣壓縮機(jī)組汽輪機(jī)異常振動的原因。在2002年年度大修前，多次對汽輪機(jī)進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)前軸承座的4個(gè)固定螺栓頭部同壓板間有較大間隙，且分布不均勻，順著汽輪機(jī)方向看，4個(gè)螺栓的間隙分別為：前左0.50mm，前右0.60mm，后左1.10mm，后右1.20mm.。 汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由于軸承座受熱膨脹，補(bǔ)償了軸承座固定螺栓頭部同壓板間冷態(tài)預(yù)留的膨脹間隙，二者間應(yīng)基本處于無間隙狀態(tài)。由圖l可以看出，軸承座每側(cè)2個(gè)固定螺栓都采取了連接點(diǎn)焊的防松措施，因此螺栓不會自己松動退出。因此固定螺栓頭部同壓板間出現(xiàn)較大間隙的原因只能是軸承座出現(xiàn)了下沉，軸承座與固定

22、螺栓對應(yīng)處下移量大致等于該部位實(shí)際出現(xiàn)的間隙量。在前軸承座中，徑向軸承的安裝位置靠近后端兩個(gè)支承點(diǎn)，由于軸承座后端下沉量較大，所以徑向軸承實(shí)際下沉量要大于軸承座平均下沉量（0.85mm）。 汽輪機(jī)前徑向軸承隨軸承座下沉，引起其上支承的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子前端下沉，轉(zhuǎn)子下沉量大致等于前徑向軸承下沉量。經(jīng)查資料汽輪機(jī)前軸封，平衡盤汽封及前幾級葉輪汽封處徑向間隙均為0.200.40mm，因此轉(zhuǎn)子的下移量足以使轉(zhuǎn)子前端同汽缸前汽封下部及前幾級隔板汽封下部產(chǎn)生磨擦，引起轉(zhuǎn)子和汽缸振動，轉(zhuǎn)子振動帶動軸承座產(chǎn)生振動。因汽缸質(zhì)量較大，受影響相對小些。由于磨擦主要發(fā)生在前端，所以轉(zhuǎn)子前端及前軸承座振動升幅比后端要大。動靜

23、部件間的磨擦和產(chǎn)生的振動也使現(xiàn)場噪音有所增加。 軸承座四角不均勻下沉，也破壞了軸承座中心線同轉(zhuǎn)子中心線的平行狀態(tài)，使徑向和止推軸承瓦塊工作狀況變壞；另外軸承座帶動轉(zhuǎn)子下沉，還使轉(zhuǎn)子在汽缸內(nèi)的徑向位置嚴(yán)重偏心，這些都是激起轉(zhuǎn)子振動的重要原因。 分析認(rèn)為造成軸承座下沉的原因大致有3點(diǎn)：球形墊下部與可調(diào)支承螺母間磨損；球形墊上部與軸承座下支承面間發(fā)生磨損；可調(diào)支承螺母松動下移。 3 故障排除 2002年大修中，把合成氣壓縮機(jī)組汽輪機(jī)檢修重點(diǎn)放在前軸承座上。將前軸承座吊出檢查，發(fā)現(xiàn)四角支承系統(tǒng)中的4個(gè)可調(diào)支承螺母均緊固良好。但是，軸承座下部支承面同球形墊接觸處磨出4個(gè)深度不同的環(huán)形凹坑，其深度為：前左

24、0.20 mm，前右0.40 mm，后左0.50 mm，后右0.80 mm。檢查前軸承徑向瓦塊和推力瓦塊，均出現(xiàn)偏磨。汽輪機(jī)缸體前端軸封、平衡盤密封、缸體前半部各級葉輪密封的汽封齒被嚴(yán)重磨損。轉(zhuǎn)子上鑲嵌的前軸封齒，前幾級葉輪的級間汽封齒都嚴(yán)重磨損。 在開停車過程中，汽輪機(jī)前軸承座要在其球形支承墊上前后移動，但當(dāng)軸承座下部支承面被球形墊磨出凹坑后，球形墊上部便有部分嵌入凹坑內(nèi)，嚴(yán)重影響軸承座的前后正?；瑒?。 檢修中，把前軸承座下部支承面精加工處理，消除凹坑，對下半缸內(nèi)磨損的汽封齒進(jìn)行了修復(fù)，更換了4套球形墊及下部調(diào)節(jié)系統(tǒng)，還更換了前端軸封套、平衡盤汽封套、轉(zhuǎn)子、軸承。前軸承座就位后，以缸體為基準(zhǔn)

25、，按原始安裝標(biāo)準(zhǔn)重新調(diào)整軸承座的高度，水平度和左右位置，使軸承座中心同缸體中心同心。 檢修后開車一年多來，合成氣壓縮機(jī)組汽輪機(jī)軸振動值小于30m，前軸承處軸振動值在滿負(fù)荷、超額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)也不超過20m，開停車過程軸振動值小于50m，汽輪機(jī)前軸承座外殼振動及現(xiàn)場噪音也大大降低。 4 結(jié)束語 此合成氨裝置中使用的4臺蒸汽輪機(jī)，其軸承座的支承方式都是采用四角4個(gè)球形墊支承，這種支承方式的優(yōu)點(diǎn)是軸承座移動靈活，上下位置調(diào)整方便，其不足就是支承承力面較小，由于振動等原因，支承元件容易發(fā)生磨損，引起軸承座下沉。因此，在對大機(jī)組的日常巡檢及檢修時(shí)，要把汽輪機(jī)軸承座支承系統(tǒng)的檢查作為重點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，防

26、患于未然。必要時(shí)可采取在兩側(cè)支承元件間各加一備用支承板的措施，如圖1中所示的部件（備用支承板上部同軸承座下支承面間預(yù)留0.050.06 mm間隙），能有效地防止因軸承座下降過多造成的動靜部件磨擦。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油引起的振動分析摘 要 針對50mw汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油的故障事件，通過對汽輪機(jī)振動特點(diǎn)的描述，分析了汽輪機(jī)振動和轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油的原因以及引起振動的機(jī)理，提出了該故障的診斷方法和防止轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油的措施。 關(guān)鍵詞 汽輪機(jī)；轉(zhuǎn)子；振動 2004年河南省電力系統(tǒng)連續(xù)出現(xiàn)2起汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油的故障，1臺為125 mw機(jī)組，1臺為50 mw機(jī)組。本文針對其中的1臺50 mw汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心

27、孔進(jìn)油原因進(jìn)行了分析，并提出該故障的診斷方法和解決問題的途徑。 1 振動特點(diǎn) 汽輪機(jī)型號為c50-8.83/0.981，發(fā)電機(jī)型號為qf-60-2。如圖1所示，1，2號軸承支承汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，1號軸承為座落前箱內(nèi)的落地軸承，2號軸承座落在排汽缸上，3，4號軸承支承發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，均為落地軸承。汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以剛性聯(lián)軸器連接。 1.1 配重前啟動 2004-06-26，啟動升速至過臨界轉(zhuǎn)速的過程中，2號軸承最大振動為39.1 祄，其它軸承振動均小于30 祄，說明汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)良好。 空載3 000 r/min下，除了2號軸承垂直振動39 祄外，其它軸承振動均在30 祄以下。帶負(fù)荷到

28、48 mw，2號軸承振動從60 祄很快升至84.5 祄，被迫打閘停機(jī)。降速過臨界轉(zhuǎn)速2號軸承垂直振動達(dá)125 祄。盤車時(shí)，大軸撓度比開機(jī)增大40 祄。從3 000 r/min帶負(fù)荷停機(jī)過程的軸承垂直振動趨勢圖可知，振動增大的部位主要是2號軸承，發(fā)電機(jī)的2個(gè)軸承振動基本不變，因而可以判定故障存在于汽輪機(jī)側(cè)。 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，一般存在轉(zhuǎn)子熱變形的機(jī)組，只要把空載3 000 r/min時(shí)的下軸承基頻振動降低到20 祄以下，帶負(fù)荷后的振動就能維持在50 祄以內(nèi)的合格范圍。所以停機(jī)后在汽輪機(jī)末級葉輪進(jìn)行配重，以降低2號軸承的垂直振動。 1.2 配重后啟動 2004-06-27，機(jī)組配置后再次啟動，在空載3

29、 000 r/min下，2號軸承的垂直振動為15 祄，其它均小于15 祄。帶負(fù)荷20 mw時(shí)振動基本不變，負(fù)荷增到30 mw，2號軸承振動增大至40 祄，穩(wěn)定一段時(shí)間后，振動稍有降低。接著開始升負(fù)荷至35 mw，振動升至46.8 祄。立刻減負(fù)荷至30 mw，振動突升至54.1 祄，又升負(fù)荷至37 mw，振動繼續(xù)升高。隨即減負(fù)荷，當(dāng)振動升到91.7 祄時(shí)，打閘停機(jī)。降速過臨界轉(zhuǎn)速2號軸承垂直振動達(dá)8 祄。盤車時(shí)大軸撓度比開機(jī)增大100 祄。 1.3 第3次啟動 前2次啟動過程中，后汽封溫度達(dá)300，而該汽封設(shè)計(jì)汽源為除氧器汽平衡供汽，溫度在150左右，顯然后汽封溫度偏高；另外，前2次啟動過程中，

30、本體疏水沒有打開。 為了排除這2個(gè)因素的影響，2004-06-29又開一次機(jī)。在這一次啟動過程中，本體疏水全部打開，后汽封溫度控制在160以下。這次從啟動升速過程到20 mw負(fù)荷，2號軸承振動與上一次差別不大。負(fù)荷到24 mw，2號軸承振動開始快速突升到 90.7 祄，被迫打閘停機(jī)。 3次啟動過程的振動特點(diǎn)為： (1) 振動主要是基頻成份，其它分量很少，因此屬于不平衡激起的強(qiáng)迫振動； (2) 振動隨時(shí)間和啟停機(jī)的次數(shù)增多而顯著增大，振動突增負(fù)荷點(diǎn)一次比一次小，說明振動故障逐次惡化； (3) 當(dāng)振動突增后，即使減負(fù)荷到0，振動亦不會降低而是繼續(xù)增加。停機(jī)過程中過臨界轉(zhuǎn)速的振動值比開機(jī)過程大； (

31、4) 2號軸承振動一旦開始爬升很快發(fā)散至報(bào)警值，并且沒有盡頭，在這種振動狀態(tài)下機(jī)組是無法運(yùn)行的。 2 振動原因分析 該機(jī)組振動的基本特點(diǎn)是，隨著時(shí)間增加，不穩(wěn)定強(qiáng)迫振動增加。造成這種振動的故障缺陷可能是： (1) 汽缸膨脹受阻,使軸承支承剛度降低； (2) 轉(zhuǎn)子熱彎曲。 通過檢查沒有發(fā)現(xiàn)絕對膨脹、脹差在啟動過程中出現(xiàn)異常，軸承座與臺板接觸面也沒有出現(xiàn)間隙，膨脹也沒有卡澀跡象，所以可以排除第一項(xiàng)缺陷，因而轉(zhuǎn)子熱彎曲成為主要懷疑對象。 造成轉(zhuǎn)子熱彎曲的原因如下： (1) 轉(zhuǎn)軸內(nèi)應(yīng)力過大； (2) 轉(zhuǎn)軸材質(zhì)不均； (3) 轉(zhuǎn)軸套裝部件失去緊力； (4) 高溫轉(zhuǎn)子與冷水、冷汽接觸； (5) 動靜摩擦；

32、 (6) 轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油。 根據(jù)振動的變化特點(diǎn)，可以排除第13個(gè)原因，因?yàn)檫@3個(gè)原因引起的振動均變化緩慢，而該機(jī)的振動會出現(xiàn)突變，且隨啟停次數(shù)的增加，一次比一次嚴(yán)重。 因試運(yùn)過程中未發(fā)現(xiàn)汽缸和本體疏水情況出現(xiàn)異常，可以排除第4個(gè)原因。 因摩擦振動的相位變化較大，而該機(jī)振動的相位變化較小(20。左右)，所以可以排除第5個(gè)原因。只有第6個(gè)原因不能排除，有必要對轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)行檢查。 3 轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油原因及其引起振動的機(jī)理 打開汽輪機(jī)前箱，拆掉調(diào)速器小軸，這時(shí)就從孔中流出重約1 kg的黑色油，經(jīng)化驗(yàn)，與該機(jī)組使用的潤滑油相同，說明油是從孔外吸入的。清理干凈孔內(nèi)進(jìn)油，將轉(zhuǎn)子中心孔堵頭上的排氣孔堵死后，

33、重新啟動，機(jī)組在50 mw負(fù)荷下長時(shí)間運(yùn)行，14號軸承振動均在10 祄左右。 3.1 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油原因 轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油的原因，一是探傷時(shí)中心孔內(nèi)涂的油沒有清理干凈。就該機(jī)而言，安裝前已對中心孔進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)存油。另一個(gè)原因是中心孔端部堵頭上的排氣孔未封嚴(yán)，運(yùn)行中，孔內(nèi)的空氣受熱膨脹逸出，停機(jī)后轉(zhuǎn)子冷卻，孔內(nèi)的空氣也冷卻收縮，外界的空氣就會通過鍵與聯(lián)軸器的間隙和中心孔堵頭上的排氣孔進(jìn)入轉(zhuǎn)子中心孔。停機(jī)后機(jī)組進(jìn)行盤車，來自噴油管的潤滑油對盤車大齒輪進(jìn)行潤滑，此時(shí)，該股潤滑油也隨外界空氣進(jìn)入轉(zhuǎn)子中心孔。隨著機(jī)組啟停次數(shù)增加，進(jìn)入中心孔的潤滑油也越積越多。 3.2 轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油引起振動的機(jī)

34、理 在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔內(nèi)存油而未充滿時(shí)，在高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用下，油被甩到孔壁上形成油膜。由于轉(zhuǎn)子存在一定的撓度，致使中心孔的幾何中心和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心不重合，因而孔壁上的油膜厚度不同，當(dāng)轉(zhuǎn)子溫度升高時(shí)，油與孔壁間產(chǎn)生熱交換，油吸熱而氣化。由于不同厚度的油膜與孔壁間的熱交換的程度不同，使轉(zhuǎn)子徑向產(chǎn)生溫差，引起轉(zhuǎn)子熱彎曲。熱彎曲不但隨著機(jī)組有功負(fù)荷的增大而加大，而且在暖機(jī)和升速過程中也能明顯反映出來。暖機(jī)時(shí)間較長會引起過大振動，甚至使機(jī)組不能升速到滿轉(zhuǎn)。并且，開停機(jī)次數(shù)愈多，被吸進(jìn)轉(zhuǎn)子中心孔的油愈多，振動現(xiàn)象愈明顯。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油達(dá)0.15 kg，就會使機(jī)組振動發(fā)生明顯的變化。 氣化的油

35、有2種去向：一是逸出轉(zhuǎn)子中心孔外，二是在轉(zhuǎn)子低溫段凝結(jié)，放出凝結(jié)熱，這同樣會引起不均勻的熱交換。 油與孔壁的熱交換隨著轉(zhuǎn)子溫度的升高而加快，使轉(zhuǎn)子熱彎曲逐漸增大，由于汽輪機(jī)缸內(nèi)動靜間隙小，還可能引起動靜摩擦，導(dǎo)致振動持續(xù)增加或突變。 4 防止轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油的措施 (1) 對轉(zhuǎn)子中心孔探傷時(shí)，里面涂的油一定要清理干凈，并把堵頭堵好。 (2) 由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔堵頭上的排氣孔與外界相通是發(fā)生轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油的主要原因，因此在安裝時(shí)應(yīng)進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)有排氣孔就應(yīng)把它堵死。制造廠應(yīng)取消汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心堵頭的排氣孔或者采用實(shí)心轉(zhuǎn)子。 (3) 有些轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油是從轉(zhuǎn)子前面吸入的，所以安裝時(shí)還要檢查調(diào)速器小

36、軸是否存在進(jìn)油的隱患。電站汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥振動試驗(yàn)研究1 調(diào)節(jié)閥內(nèi)氣流振蕩引起的閥桿振動 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥內(nèi)的流動是復(fù)雜的非定常三維可壓湍流流動，閥體內(nèi)流動所引起的不穩(wěn)定現(xiàn)象是一種綜合效應(yīng)，一般來講，閥門中的流動是非定常的，閥門的振動是流固耦合的。閥桿的振動形式有橫向振動和軸向振動兩種，這兩種振動的頻率并不相同。僅就汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門安全性而言，類似閥桿斷裂1.2、閥桿振動3、閥座拔起1等事故曾經(jīng)發(fā)生，而調(diào)節(jié)閥氣體流動的不穩(wěn)定是導(dǎo)致閥體振動的主要原因5。由于調(diào)節(jié)閥要在不同的開度下工作，要求它在各種工況下都能穩(wěn)定工作， 所以對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)和研究十分必要。本文以電站汽輪機(jī)常用的調(diào)節(jié)閥作為研究對象。 2

37、旋渦誘發(fā)的振動 調(diào)節(jié)閥進(jìn)口氣體流向閥桿和閥瓣， 閥桿和閥瓣周圍的流態(tài)是圓柱體繞流的情況。在尾流中形成一個(gè)規(guī)則的旋渦流型，這種旋渦流動和圓柱體的運(yùn)動相互作用，并且成為旋渦誘發(fā)振動效應(yīng)的根源。當(dāng)雷諾數(shù)從300到大約3105的范圍內(nèi)時(shí)，旋渦會以一個(gè)相當(dāng)明確的頻率周期性地脫落6。對于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的閥桿和閥瓣來說，如果旋渦脫落頻率恰好接近或等于閥桿的固有頻率時(shí)，會造成閥桿的振動或共振，進(jìn)而可能造成破壞。對于閥桿- 閥瓣這樣的圓柱體，旋渦脫落頻率分布在很寬的一個(gè)頻帶里，其主導(dǎo)頻率為： 式中，st 斯托羅哈爾數(shù) u來流速度，m/s l- 特征尺度，m 如果來流的流動速度剛好導(dǎo)致閥桿和閥瓣共振時(shí)，不但會對閥體

38、本身造成破壞，而且會增強(qiáng)旋渦的強(qiáng)度，使得與調(diào)節(jié)閥連接的其他構(gòu)件的不穩(wěn)定性增加。所以，要盡量避免使閥體的振動頻率為旋渦脫落頻率的約數(shù)或倍數(shù)，以免產(chǎn)生連鎖效應(yīng)。 3 調(diào)節(jié)閥模型試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎眯途€閥，介質(zhì)為空氣。由高壓氣源來的空氣進(jìn)入調(diào)節(jié)閥，進(jìn)口和出口方向形成90（圖1）。氣流進(jìn)入閥瓣和閥座間的環(huán)形通道流出后流入閥座，經(jīng)閥座漸擴(kuò)段擴(kuò)壓后排出。試驗(yàn)中，氣體流量、壓力溫度有專門的測量管段和測點(diǎn)，動態(tài)壓力采用直徑為1.6mm的超微型壓力傳感器及其高頻動態(tài)采集系統(tǒng)來測定。在閥門各關(guān)鍵部位都設(shè)置了測點(diǎn)。由于閥座喉部及閥瓣表面是最能直接反映閥內(nèi)流體流動變化情況的， 所以在閥座喉部至少布置3個(gè)測點(diǎn)（間隔90布

39、置，記為閥座喉部1、2和3，分別對應(yīng)喉部的下、右、和上方）。另外，在閥座漸擴(kuò)段、收縮段也相應(yīng)布置了測點(diǎn)。 4 閥桿- 閥瓣的固有頻率 由于閥桿- 閥瓣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其橫向剛性遠(yuǎn)小于軸向剛性，使其低階固有頻率以橫向?yàn)橹鳌６S向固有頻率很大，一般很難發(fā)生低頻大振幅的軸向共振， 軸向振動大多是由于軸向激振力所引起的強(qiáng)迫振動。為了搞清楚調(diào)節(jié)閥內(nèi)氣體流動與閥桿- 閥瓣固有頻率之間的關(guān)系，本文進(jìn)行了兩種具有不同固有頻率的閥桿- 閥瓣系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥動態(tài)壓力測試和計(jì)算， 即原型閥瓣和增大質(zhì)量的閥瓣（稱為大質(zhì)量閥瓣或閥瓣）。閥桿- 閥瓣各階固有頻率如表1所示。表1 線型閥瓣和原型閥瓣固有頻率固有頻率階次一二三四固有頻

40、率（hz）閥瓣9.419.8412.5418.8782.3790.5953.1原型閥瓣20.823.1418.8420834.4859.41256 5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 實(shí)驗(yàn)是在不同壓比和相對升程下進(jìn)行的。壓比為閥后與閥前壓力之比，相對升程為閥桿的升程與閥門的配合直徑之比。試驗(yàn)壓比范圍0.400.95，相對升程范圍3.7%41%。本文把相對升程 =10%20%稱為中等升程，壓比=0.60.7稱為中等壓比。動態(tài)壓力脈動的峰- 峰值用p表示。 5.1 閥座喉部 閥座喉部3個(gè)測點(diǎn)在不同壓比和相對升程條件下的壓力脈動值如圖2和圖3所示。從圖2看出，閥瓣的閥座喉部1測點(diǎn)在中等相對升程=14.8%時(shí)，壓力脈動

41、隨壓比增大而下降，閥座喉部2和3測點(diǎn)的p變化雖然比較平緩，但兩個(gè)測點(diǎn)隨增加而變化的趨勢卻相反，可見閥瓣中流動不平衡。在中等升程時(shí)，原型閥瓣喉部壓力脈動隨變化平緩，而且對應(yīng)任何壓比，p變化不超過0.2kpa，說明原型閥瓣中氣體流動平穩(wěn)。 圖3表明閥瓣在中等壓比=0.66、=15%20% 時(shí)，p 值增大。在其他壓比下，p 比較平緩，而且數(shù)值較小。原型閥瓣在各種壓比下，p 都比較平緩，而且數(shù)值小，說明原型閥瓣的流動穩(wěn)定。 對閥瓣的=14.8%，=0.707工況進(jìn)行頻譜分析可知動態(tài)壓力信號中包含9.729hz、390440hz等主頻，與閥門固有頻率的一二階合拍，這時(shí)既存在低階大幅振，也存在高階振動，是

42、比較危險(xiǎn)的工況。至下，于原型閥瓣，流場脈動與閥瓣的固有頻率不同，相對而言比較穩(wěn)定，會發(fā)生振動。 5.2 閥座漸擴(kuò)段和收縮段 閥座漸擴(kuò)段的壓力在亞臨界工況時(shí)脈動不大。但是當(dāng)壓比和升程較小時(shí)，閥門接近或到臨界狀態(tài)，則閥座漸擴(kuò)段和收縮段的壓力脈動增大（圖4）。閥瓣和原型閥瓣的閥座收縮段測點(diǎn)的壓力脈動平緩。閥座漸擴(kuò)段的p隨壓比增大而減小。在中等壓比和中等升程時(shí)，閥門內(nèi)氣流脈動雖大，但是氣流脈動頻率與原型閥瓣- 閥桿固有頻率不同，所以閥門不出現(xiàn)共振。 總之，閥瓣在=0.610.7、=15%20%工況范圍， 閥座喉部壓力信號與閥桿的固有頻率合拍，出現(xiàn)與來流平行的橫向共振。另外，在同樣升程范圍、=0.610

43、.64工況，閥桿還同時(shí)明顯出現(xiàn)了與來流垂直的橫向振動。通過計(jì)算得出旋渦脫落的主導(dǎo)頻率為250370hz，與閥瓣的固有頻率相距甚遠(yuǎn)。因此，另一橫向振動不是由于旋渦脫落誘導(dǎo)的閥桿自激振動，而是強(qiáng)迫振動。原型閥瓣在各種工況均未出現(xiàn)流型轉(zhuǎn)變，閥內(nèi)壓力脈動不大。 6 結(jié)語 （1）型線閥的閥瓣和閥座的型線均為錐形，而且閥座擴(kuò)散角不大（3），試驗(yàn)表明原型調(diào)節(jié)閥沒有明顯的不穩(wěn)定工況和振動現(xiàn)象，而且氣流脈動強(qiáng)度微弱，其穩(wěn)定性良好。 （2）隨著閥瓣質(zhì)量的加大，不穩(wěn)定工況的范圍不論從壓比范圍，還是從相對升程范圍分別都增大了。中小壓比時(shí)，改變閥瓣質(zhì)量后閥座喉部動態(tài)壓力脈動幅值比原型的高3040倍。說明該工況閥內(nèi)氣流發(fā)

44、生流型反復(fù)變化的現(xiàn)象。 （3）從振動特性看，大質(zhì)量閥瓣（即閥瓣）在中等壓比、中等升程時(shí)出現(xiàn)低頻振動，且強(qiáng)度大。大質(zhì)量閥瓣在=0.610.7、=15%20%工況出現(xiàn)橫向共振。在=0.610.64和相同的升程工況范圍，同時(shí)出現(xiàn)平行于來流的橫向共振和垂直于來流的橫向強(qiáng)迫振動，后者是由于旋渦脫落引起的 芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄

45、莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊

46、肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈

47、膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀

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49、肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄

50、膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆

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52、肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀

53、芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂

54、羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅

55、肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆

56、芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀

57、羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃羄膅莁蚈袀芄蒃蒁螆芃膃蚆螞芃蒞葿肁節(jié)蕆螅羇芁薀薈袃芀艿螃蝿艿莂薆肈莈蒄螁羄莇薆薄袀莇芆螀螆羃蒈薂螂羂薁袈肀羈芀蟻羆羀莃袆袂羀蒅蠆螈罿薇蒂肇肈芇蚇羃肇荿蒀衿肆薁蚆裊肅芁薈螁肅莃螄聿肄蒆薇羅肅薈螂袁肂羋薅螇膁莀螀蚃膀蒂薃羂腿膂蝿羈腿莄螞襖膈蕆袇螀膇蕿蝕肈膆艿蒃