汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)

2023/2/5汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)目錄汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)1GME系統(tǒng)2汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)3現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及故障分析4Q&A5一.汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)一.汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)半速機(jī)與全速機(jī)汽機(jī)正常運(yùn)行功率轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率一致，稱(chēng)為全速機(jī)汽機(jī)正常運(yùn)行功率轉(zhuǎn)速是電網(wǎng)頻率的一半，稱(chēng)為半速機(jī)電網(wǎng)頻率？Hz全速機(jī)？rpm半速機(jī)？rpm一.汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)半速機(jī)的特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)葉片設(shè)計(jì)：圓周速度小，應(yīng)力小，葉片可靠性高；葉型效率高：頂部間隙相對(duì)葉片長(zhǎng)度較?。慌牌娣e增加，余速損失降低；體積大、重量大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，對(duì)激振力不敏感；制造工藝要求高，轉(zhuǎn)子多采用拼接方式；熱慣性大，運(yùn)行靈活性差。核電汽輪機(jī)的特點(diǎn)：受限于反應(yīng)堆熱工參數(shù)，新蒸汽參數(shù)（溫度、壓力）低，焓降小，流量大；工作在濕蒸汽區(qū)。一.汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)ThinkTime為什么我們要使用半速機(jī)？提示：往機(jī)組功率方面考慮一.汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)全速機(jī)和半速機(jī)的運(yùn)用全速機(jī)：大亞灣、嶺澳一期半速機(jī)：嶺澳二期、紅沿河、寧德、臺(tái)山一.汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)汽輪發(fā)電機(jī)組總體布置紅沿河汽機(jī)組成：高中壓缸HIP、低壓缸LP×3、發(fā)電機(jī)，刷勵(lì)機(jī)從前（HIP端）至后（勵(lì)磁端）共6個(gè)軸承座，1個(gè)推力軸承，10個(gè)支撐軸承（1~10號(hào)）。一.汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)大亞灣及嶺澳一期：一.汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)嶺澳二期重！一.汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)3.“彈性基礎(chǔ)”

紅沿河發(fā)電機(jī)組汽機(jī)廠(chǎng)房16.20m基礎(chǔ)平臺(tái)底部全部由彈簧組支撐，承擔(dān)基礎(chǔ)平臺(tái)傳遞的全部負(fù)荷。彈簧隔振器的作用：隔離來(lái)自于上部的汽機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)，使得下部基礎(chǔ)免遭振動(dòng)帶來(lái)的損壞；使得地面地震加速度傳給汽機(jī)軸承的響應(yīng)加速度的放大倍數(shù)大大減少，保護(hù)汽機(jī)軸系；降低汽機(jī)基礎(chǔ)的固有頻率（常規(guī)汽機(jī)基礎(chǔ)的固有頻率約18.6Hz，彈性基礎(chǔ)約3.0Hz），以達(dá)到遠(yuǎn)離半速機(jī)25Hz運(yùn)行頻率的目的。一.汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)一.汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)支撐軸承軸承工作原理：一.汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)嶺澳一期：圓筒瓦軸承一.汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)嶺澳二期：三油楔可傾瓦特點(diǎn)：具有可調(diào)心功能、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性高，成本高，工藝要求高，適用于支承重型轉(zhuǎn)子。一.汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)為什么要采用彈簧隔振器？思考：嶺澳一期汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向是順時(shí)針，使用的是“圓筒瓦”軸承，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的中心相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)向左上方向偏移。嶺澳二期汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向是逆時(shí)針，使用“三油楔可傾瓦”軸承，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的中心相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)也是向左上方偏移。Why？ThinkTime二.GME系統(tǒng)二.GME系統(tǒng)汽機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，即GME系統(tǒng)反映的數(shù)據(jù)時(shí)判斷汽輪機(jī)狀況的主要依據(jù)。通過(guò)GME系統(tǒng)，可以得到：高壓缸缸壁溫度高、低壓轉(zhuǎn)子偏心高壓缸絕對(duì)膨脹高壓轉(zhuǎn)子差脹低壓轉(zhuǎn)子差脹軸承振動(dòng)及軸振動(dòng)推力軸承磨損二.GME系統(tǒng)軸振測(cè)點(diǎn)名稱(chēng)振動(dòng)限值報(bào)警值停機(jī)值GME001/002MV1號(hào)軸承垂直/水平軸振90μm130μmGME006/007MV2號(hào)軸承垂直/水平軸振GME101/102MV3號(hào)軸承垂直/水平軸振GME106/107MV4號(hào)軸承垂直/水平軸振GME201/202MV5號(hào)軸承垂直/水平軸振GME206/207MV6號(hào)軸承垂直/水平軸振GME301/302MV7號(hào)軸承垂直/水平軸振GME306/307MV8號(hào)軸承垂直/水平軸振GME401/402MV9號(hào)軸承垂直/水平軸振GME406/407MV10號(hào)軸承垂直/水平軸振軸振探頭安裝在相應(yīng)軸承的內(nèi)側(cè)，使用電渦流傳感器實(shí)現(xiàn)非接觸式振動(dòng)測(cè)量，每個(gè)軸承安裝兩個(gè)軸振探頭，安裝在垂直和水平方向。二.GME系統(tǒng)2.軸承振動(dòng)測(cè)點(diǎn)名稱(chēng)振動(dòng)限值報(bào)警值停機(jī)值GME003/004MV1號(hào)軸承水平/垂直瓦振暫無(wú)GME008/009MV2號(hào)軸承水平/垂直瓦振GME103/104MV3號(hào)軸承水平/垂直瓦振GME108/109MV4號(hào)軸承水平/垂直瓦振GME203/204MV5號(hào)軸承水平/垂直瓦振GME208/209MV6號(hào)軸承水平/垂直瓦振GME303/304MV7號(hào)軸承水平/垂直瓦振GME308/309MV8號(hào)軸承水平/垂直瓦振GME403/404MV9號(hào)軸承水平/垂直瓦振GME408/409MV10號(hào)軸承水平/垂直瓦振軸承振動(dòng)探頭安裝在相應(yīng)軸承上方的軸承座上蓋，測(cè)量由于軸承振動(dòng)引起的軸承座測(cè)量點(diǎn)處的水平和垂直方向的振動(dòng)，大亞灣及嶺澳一期使用速度傳感器，嶺澳二期使用加速度傳感器。二.GME系統(tǒng)嶺澳二期傳感器安裝位置比較大亞灣嶺澳一期二.GME系統(tǒng)ThinkTime大亞灣軸振傳感器布置在左右兩側(cè)45°的原因，以及嶺澳二期變更的原因。提示：與軸承的結(jié)構(gòu)及工作原理有關(guān)二.GME系統(tǒng)二.GME系統(tǒng)TDM系統(tǒng)簡(jiǎn)介

TDM系統(tǒng)是嶺澳二期使用的一套汽機(jī)在線(xiàn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷軟件。

TDM系統(tǒng)的功能包括：在線(xiàn)監(jiān)測(cè)顯示功能；歷史數(shù)據(jù)分析功能；報(bào)表輸出功能；專(zhuān)家系統(tǒng)功能。

TDM系統(tǒng)中可以輸出趨勢(shì)圖、波德圖、極坐標(biāo)圖、頻譜圖、瀑布圖、軸心軌跡圖等，有較為全面的振動(dòng)信息，并在專(zhuān)家系統(tǒng)中提供了振動(dòng)故障診斷及動(dòng)平衡計(jì)算的功能。三.汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)三.汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)振動(dòng)故障的診斷和現(xiàn)場(chǎng)平衡都是以測(cè)量數(shù)據(jù)為依據(jù)的，因此振動(dòng)測(cè)量是處理振動(dòng)問(wèn)題的基礎(chǔ)。汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)測(cè)量的要求：汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)90%屬于強(qiáng)迫振動(dòng)，它的頻率為基頻（1X），所以基頻振動(dòng)在測(cè)量中占有主要地位；專(zhuān)業(yè)測(cè)量的振動(dòng)表必須有頻譜分析功能；必須有測(cè)量相位的功能；測(cè)量工作量大，還受到現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境和時(shí)間的制約，因此必須有周密的計(jì)劃。一般測(cè)量與重點(diǎn)測(cè)量相結(jié)合！三.汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)測(cè)量參數(shù)振動(dòng)相關(guān)參數(shù)：振幅頻率相位相關(guān)參數(shù)：轉(zhuǎn)速時(shí)間有功負(fù)荷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流其他三.汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)沖轉(zhuǎn)過(guò)程的測(cè)量沖轉(zhuǎn)指的是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速由0rpm提升至工作轉(zhuǎn)速的過(guò)程，在此過(guò)程中我們主要關(guān)注的是低速時(shí)軸的振動(dòng)值、過(guò)臨界時(shí)的振動(dòng)情況，以及防止不當(dāng)?shù)牟僮饕鸬倪^(guò)高振動(dòng)。低轉(zhuǎn)速（小于400/500rpm）偏移：因機(jī)械的、電磁的、材料的因素引起的非振動(dòng)偏差?；味龋恨D(zhuǎn)子存在彎曲，振動(dòng)顯示以1X為主。三.汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)子-支撐系統(tǒng)產(chǎn)生共振的轉(zhuǎn)速。特點(diǎn)：1X振幅最大，相位變化最快每一根轉(zhuǎn)子都有其臨界轉(zhuǎn)速一些發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在“副臨界轉(zhuǎn)速”，與平衡無(wú)關(guān)臨界轉(zhuǎn)速一階二階三階四階五階設(shè)計(jì)臨界890964105510971804對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子GEN一階HIP一階LP1一階LP2一階GEN二階實(shí)測(cè)臨界967975/9851065/11001145/1175嶺澳二期汽機(jī)臨界轉(zhuǎn)速實(shí)測(cè)三.汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)定速后的測(cè)量此時(shí)機(jī)組維持空轉(zhuǎn)，不并網(wǎng)，發(fā)電機(jī)不投勵(lì)磁，重點(diǎn)考察：軸系平衡情況如果基頻振動(dòng)大，且振幅和相位基本穩(wěn)定，很有可能存在不平衡。其他故障其他故障在定速后也可以反映，如油膜振蕩、動(dòng)靜摩擦，轉(zhuǎn)子的熱彎曲和缸體的膨脹問(wèn)題，這些故障的共同特點(diǎn)是使振動(dòng)不穩(wěn)定。對(duì)于定速后振動(dòng)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，一般還需要在帶負(fù)荷后進(jìn)一步觀察。三.汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)升負(fù)荷過(guò)程機(jī)組并網(wǎng)后負(fù)荷提升的過(guò)程。此過(guò)程中出現(xiàn)的振動(dòng)問(wèn)題往往與機(jī)組的熱狀態(tài)有關(guān)，如轉(zhuǎn)子熱彎曲、汽缸的熱膨脹等；還有一類(lèi)與負(fù)荷的大小有關(guān)，如聯(lián)軸器傳遞扭矩不均勻、氣流激振等。此階段的振動(dòng)測(cè)量要特別注意與振動(dòng)與相關(guān)參數(shù)的關(guān)系，如轉(zhuǎn)子溫度、勵(lì)磁電流等。停機(jī)過(guò)程的測(cè)量停機(jī)過(guò)程的測(cè)量重點(diǎn)與沖轉(zhuǎn)過(guò)程類(lèi)似，將大修前后汽機(jī)停機(jī)、啟動(dòng)過(guò)程中汽機(jī)的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行比較，還有助于分析維修活動(dòng)對(duì)機(jī)組振動(dòng)水平的影響。三.汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)振動(dòng)圖波德圖ThinkTimebegins...三.汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)趨勢(shì)圖三.汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)極坐標(biāo)圖三.汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)頻譜圖三.汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)瀑布圖三.汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)要點(diǎn)軸心軌跡圖Time'sup四.現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)量及故障分析四.現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)量及故障分析1.日常監(jiān)測(cè)日常振動(dòng)監(jiān)測(cè)的工作包括每周振動(dòng)巡檢、每?jī)稍翯ME系統(tǒng)汽機(jī)振動(dòng)測(cè)量以及汽機(jī)振動(dòng)狀況出現(xiàn)變化時(shí)的分析評(píng)價(jià)。每周振動(dòng)巡檢時(shí)，性能試驗(yàn)人員在主控室KIT（或KIC、TDM）系統(tǒng)上查看汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)信息，并打印收集。每?jī)蓚€(gè)月，性能試驗(yàn)人員取得PI票，攜帶Datapac2500數(shù)采器，在電氣廠(chǎng)房L607（1號(hào)機(jī)）及L647（2號(hào)機(jī)）房間GME001AR主汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)柜上，取振動(dòng)信號(hào)。日常監(jiān)測(cè)完成測(cè)量后，參考振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，分析試驗(yàn)結(jié)果；必要時(shí)，結(jié)合運(yùn)行工況，通過(guò)對(duì)負(fù)荷、勵(lì)磁電流及頻譜等進(jìn)行綜合分析，尋找振動(dòng)原因。

在實(shí)際工作中，汽機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要是日常振動(dòng)監(jiān)測(cè)及啟停機(jī)期間振動(dòng)監(jiān)測(cè)。四.現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)量及故障分析2.機(jī)組啟停振動(dòng)監(jiān)測(cè)本試驗(yàn)涉及的機(jī)組狀態(tài)包括：汽輪發(fā)電機(jī)組大修前或其他情況的打閘停機(jī)過(guò)程；汽輪發(fā)電機(jī)組大修后或其他情況的沖轉(zhuǎn)升速過(guò)程；汽輪發(fā)電機(jī)組升、降功率過(guò)程；汽輪發(fā)電機(jī)組某一穩(wěn)定功率平臺(tái)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量分為兩部分：15.4m電器廠(chǎng)房處的數(shù)據(jù)采集以及16.0m汽機(jī)平臺(tái)上的振動(dòng)測(cè)量。四.現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)量及故障分析四.現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)量及故障分析四.現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)量及故障分析提醒：機(jī)組啟停期間振動(dòng)監(jiān)測(cè)工作時(shí)間持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，內(nèi)容枯燥；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，噪聲大、溫度高，設(shè)備敏感性高。需注意人身及設(shè)備的安全。四.現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)量及故障分析3.簡(jiǎn)單故障分析故障診斷是依據(jù)振動(dòng)特診及相關(guān)信息確定振動(dòng)的原因。振動(dòng)按其產(chǎn)生的原因可以分為自由振動(dòng)、強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)三類(lèi)。由于阻尼的存在，自由振動(dòng)會(huì)很快衰減，在研究轉(zhuǎn)子的彎曲振動(dòng)時(shí)一般不考慮自由振動(dòng)問(wèn)題，因此本部分討論的故障總體上只有強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)兩類(lèi)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：在機(jī)組總的振動(dòng)故障中，普通強(qiáng)迫振動(dòng)占60%以上，非定常強(qiáng)迫振動(dòng)約占30%，自激振動(dòng)不到10%。分類(lèi)故障頻率趨勢(shì)特征相關(guān)特征普通強(qiáng)迫振動(dòng)質(zhì)量不平衡1X振動(dòng)是穩(wěn)定的剛度降低1X結(jié)合面差別振動(dòng)大多發(fā)生在落地軸承共振1X轉(zhuǎn)速接近3000r/min時(shí)軸承座振動(dòng)急劇上升不對(duì)中1X晃度大非定常強(qiáng)迫振動(dòng)轉(zhuǎn)子熱彎曲1X振動(dòng)與轉(zhuǎn)子溫度有關(guān)發(fā)電機(jī)熱彎曲1X振動(dòng)與勵(lì)磁電流有關(guān)中心孔進(jìn)油1X振動(dòng)隨轉(zhuǎn)子溫度增大轉(zhuǎn)子兩端有足夠溫差，低溫端為常溫動(dòng)靜摩擦1X振動(dòng)波動(dòng)，有時(shí)會(huì)發(fā)散與負(fù)荷無(wú)關(guān)。多出現(xiàn)在檢修后轉(zhuǎn)子活動(dòng)部件1X歷次啟動(dòng)振幅和相位再現(xiàn)性差多發(fā)生在有內(nèi)腔的聯(lián)軸器裂紋轉(zhuǎn)子1X振幅和晃度經(jīng)常增大，需要經(jīng)常平衡聯(lián)軸器螺栓松動(dòng)1X晃度變化振動(dòng)與負(fù)荷相關(guān)松動(dòng)多發(fā)生在電氣擾動(dòng)或大負(fù)荷膨脹不暢1X定速后軸承座振動(dòng)逐漸上升發(fā)生在長(zhǎng)期停運(yùn)后。膨脹或脹差不正常自激振動(dòng)油膜振蕩1/2X或ω1突變與負(fù)荷關(guān)系不大氣流激振1/2X突變高負(fù)荷出現(xiàn)，發(fā)生在高壓轉(zhuǎn)子其他高次諧波高頻突變多為軸承缺陷分諧波分頻突變多為軸承缺陷電磁振動(dòng)2X隨電流或電壓突變發(fā)生在發(fā)電機(jī)截面不對(duì)稱(chēng)2X1/2臨界轉(zhuǎn)速共振發(fā)生在發(fā)電機(jī)五.Q&AQuestionTime1.什么是半速機(jī)，什么是全速機(jī)？2.紅沿河汽輪機(jī)組有哪幾個(gè)主要部分組成？畫(huà)出其簡(jiǎn)單的基本組成結(jié)構(gòu)示意圖。3.彈簧隔振器的作用是什么？安裝位置？4.大亞灣核電機(jī)組大軸的支撐軸承是什么類(lèi)型？如何布置

?嶺澳二期？5.軸承的工作原理是什么？6.紅沿河GME系統(tǒng)布置有幾個(gè)軸振傳感器？幾個(gè)軸承振動(dòng)傳感器？畫(huà)出其安裝位置。7.汽機(jī)振動(dòng)分析所需監(jiān)測(cè)的主要參數(shù)有哪些？8.啟停過(guò)程振動(dòng)監(jiān)測(cè)的要點(diǎn)。9.什么是波德圖？從一副機(jī)組升轉(zhuǎn)速過(guò)程的波德圖中可以了解什么信息？10.列舉7種常見(jiàn)的汽機(jī)振動(dòng)故障。補(bǔ)充：汽機(jī)故障分析轉(zhuǎn)子HIPLP1LP2LP3GENEXC一階1690～17101690～17101690～1710780～8001020～1100二階2290～2310ThinkTime大亞灣及嶺澳汽機(jī)臨界轉(zhuǎn)速這張圖說(shuō)明機(jī)組出現(xiàn)了什么故障？故障出現(xiàn)在哪個(gè)部位？治理前治理后D106大修后初帶負(fù)荷的階段，10、11號(hào)軸振一直呈上升趨勢(shì)，19：00之后已經(jīng)到達(dá)報(bào)警值。20：00左右超過(guò)200um。當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)氫溫報(bào)警（超過(guò)70°）。開(kāi)啟冷卻閥門(mén)氫溫降低到40°，10、11號(hào)軸振也下降到65um和104um。機(jī)組存在什么問(wèn)題？表12、晃度軸承3456786月7日啟動(dòng)6∠1353∠3376∠2236∠2777∠2875∠516月8日停機(jī)20∠17810∠17964∠35832∠18211∠29111∠10暖機(jī)后再啟動(dòng)12∠1072∠1223∠3475∠3227∠2548∠67L101大修升負(fù)荷的過(guò)程中，2003年6月7日8：30左右6號(hào)振動(dòng)開(kāi)始上升，9：20達(dá)到最大值188μm，此后開(kāi)始緩慢回落，13：00恢復(fù)正常。在此過(guò)程中1~12軸承的振動(dòng)全面上升。6月8日在負(fù)荷穩(wěn)定在200MW的運(yùn)行過(guò)程中，6：00之后6號(hào)振動(dòng)開(kāi)始上升，7：30達(dá)到跳機(jī)值250μm，打閘停機(jī)。啟、停機(jī)過(guò)程測(cè)量到的晃度值（500r/min測(cè)量）如表12所示?？梢?/p>