汽輪機(jī)運(yùn)行及振動(dòng)故障診斷

汽輪機(jī)運(yùn)行及振動(dòng)

故障診斷天津石化王召利汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)分析汽輪機(jī)的分類(lèi)及應(yīng)用汽輪機(jī)的作用原理汽輪機(jī)的材料選用1234一、概述207/7/20212二、汽輪機(jī)的運(yùn)行1

啟動(dòng)和停機(jī)汽輪機(jī)的運(yùn)行2汽輪機(jī)的變工況運(yùn)行.207/7/20213三、汽輪機(jī)振動(dòng)故障診斷1.強(qiáng)迫振動(dòng)及自激振動(dòng)的概念2.工業(yè)汽輪機(jī)振動(dòng)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)3.質(zhì)量不平衡引起的振動(dòng)4.半速渦動(dòng)及油膜振蕩5.摩擦及碰撞引起的振動(dòng)6.葉片強(qiáng)度及葉片振動(dòng)207/7/20214一、概述030201按工作原理可分為:沖動(dòng)式汽輪機(jī);反動(dòng)式汽輪機(jī)按熱力性能可分為：背壓式汽輪機(jī)凝汽式汽輪機(jī)抽汽式汽輪機(jī)按氣流方向主要可分為：軸流式汽輪機(jī)徑向式汽輪機(jī)1、汽輪機(jī)的分類(lèi)及應(yīng)用汽輪機(jī)的分類(lèi)方法主要有以下幾種：

按用途可分為：電站汽輪機(jī)工業(yè)汽輪機(jī)04207/7/20215各類(lèi)汽輪機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用（1）沖動(dòng)式與反動(dòng)式主要介紹如下（2）背壓式與凝汽式各類(lèi)汽輪機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用207/7/202162、汽輪機(jī)的作用原理1-靜葉片2-動(dòng)葉片3-隔板4-葉輪5-軸圖1-1透平示意圖207/7/202172、汽輪機(jī)的作用原理由速度、和組成的三角形叫動(dòng)葉出口速度三角形。如果將進(jìn)口和出口速度三角形繪制在一起，如圖1-2所示。圖1-2級(jí)速度三角形207/7/20218圖1-3焓熵圖（i—s圖）以上為氣體在透平級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程，而氣體在級(jí)內(nèi)的熱力膨脹過(guò)程（即膨脹做功過(guò)程）通常用焓熵圖（i—s圖）表示，如圖1-3所示207/7/202193、汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)分析汽輪機(jī)基本結(jié)構(gòu)滑銷(xiāo)系統(tǒng)汽缸軸承座調(diào)節(jié)閥主汽門(mén)靜葉柵轉(zhuǎn)子動(dòng)葉柵最關(guān)鍵的部件是汽缸、轉(zhuǎn)子與動(dòng)葉片207/7/2021103、汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)分析圖1-4和1-5分別為汽輪機(jī)通流部分的主要布置型式和低壓缸同凝汽器的連接方式：207/7/202111圖1-4通流部分布置型式207/7/202112圖1-5低壓缸同凝汽器的連接方式207/7/202113（2）轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子，根據(jù)蒸汽參數(shù)的不同，可選擇三種不同型式。套裝整鍛焊接207/7/202114套裝轉(zhuǎn)子如圖1-6所示。207/7/202115整鍛轉(zhuǎn)子如圖1-7：207/7/202116焊接轉(zhuǎn)子如圖1-8所示207/7/202117（3）動(dòng)葉片動(dòng)葉片葉型葉根連接件207/7/202118⑵葉根常見(jiàn)的葉根見(jiàn)圖1-9207/7/202119⑶連接件包括圍帶和拉筋及鉚接件等。用連接件把幾只或整圈葉片連接成葉片組，可以調(diào)整葉片的自振頻率和減少葉片所受的動(dòng)應(yīng)力，不連接成組的葉片稱(chēng)為自由葉片。207/7/202120⑶連接件圍帶可以減少葉頂漏氣，它的結(jié)構(gòu)如圖1-10所示207/7/202121⑶連接件接筋有實(shí)心、空心圓形和兩半圓形等幾種，拉筋與葉片的連接型式如圖1-11所示207/7/202122鉚釘頭的結(jié)構(gòu)型式如圖1-12所示⑶連接件207/7/202123汽缸材料的選用轉(zhuǎn)子及葉片材料124、汽輪機(jī)材料選用207/7/202124（2）轉(zhuǎn)子及葉片材料表1-1汽缸、隔板、閥殼材料材料牌號(hào)HT30-54ZG25ZG20CrMoZG20CrMoVZG15Cr1Mo1V工作溫度≤250℃≤360℃≤500℃≤540℃≤570℃表1-2轉(zhuǎn)子和葉輪材料材料牌號(hào)34CrMo35CrMoV34CrNi3Mo17CrMo1V27Cr2Mo1V20Cr3MWV工作溫度＜480℃＜500℃＜400℃＜520℃＜535℃＜550℃部件名稱(chēng)葉輪、轉(zhuǎn)子葉輪高強(qiáng)度葉輪焊接轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子表1-3葉片材料材料牌號(hào)1Cr132Cr1327Cr11MoVCr11MoVCr12WMoV工作溫度＜450℃＜450℃＜530℃＜530℃＜570℃工作條件一般級(jí)拉應(yīng)力較高區(qū)過(guò)熱區(qū)級(jí)高溫區(qū)級(jí)高溫、拉應(yīng)力大、低壓級(jí)注：以上部分非必選內(nèi)容207/7/202125二、汽輪機(jī)的運(yùn)行汽輪機(jī)的運(yùn)行為大家所熟知，故在此只對(duì)汽輪機(jī)的變工況運(yùn)行進(jìn)行討論：207/7/2021261、新蒸汽流量變化當(dāng)新蒸汽流量變化而溫度和壓力不變時(shí)（即T01=T0；X01=X0），汽輪機(jī)各級(jí)間壓力分配和焓降分配會(huì)有一些變化。對(duì)不同結(jié)構(gòu)的機(jī)組，變化也不同。207/7/2021271、新蒸汽流量變化對(duì)于蒸汽流速達(dá)到或超過(guò)臨界流速的級(jí)，在T01=T0；X1=X0的前提下，蒸汽參數(shù)與流量之間的關(guān)系為：式中：P0、G0、T0、X0——原來(lái)級(jí)前的壓力、流量、絕對(duì)溫度、干度；P01、G1、T01、X01——變化后級(jí)前的壓力、流量、絕對(duì)溫度、干度；即是說(shuō)：級(jí)前壓力與流量成正比。207/7/2021281、新蒸汽流量變化式中P2——原來(lái)的排氣壓力P21——變化后的排氣壓力從上式可知，在T0=T01的條件下，蒸汽流量的變化與級(jí)前壓力與級(jí)后壓力的平方差成正比。對(duì)于背壓式汽輪機(jī)以及低于臨界速度的級(jí)或機(jī)組，蒸汽參數(shù)與流量的關(guān)系式為：207/7/202129附注：所謂臨界速度與超臨界速度是指氣流速度等于一個(gè)馬赫數(shù)或大于一個(gè)馬赫數(shù)的狀態(tài)。當(dāng)?shù)匾羲?而氣流速度V與當(dāng)?shù)匾羲僦确Q(chēng)為馬赫數(shù)以M表示，207/7/2021302、新蒸汽壓力變化汽輪機(jī)運(yùn)行規(guī)程都有新蒸汽壓力的上限，通常為額定值的103%~105%。⑴當(dāng)新蒸汽壓力升高而溫度不變時(shí)⑵新蒸汽壓力降低而溫度不變時(shí)207/7/2021313、新蒸汽溫度變化新蒸汽溫度失常，比之于氣壓失常對(duì)機(jī)組更具有危險(xiǎn)性。制造廠給予氣溫（包括新蒸汽和再熱汽）的允許正常波動(dòng)值向上通常為5℃，極限值為+10℃，下限則為5~10℃不等。（1）氣溫升高時(shí)（2）氣溫下降時(shí)207/7/2021323、新蒸汽溫度變化（1）氣溫升高時(shí)由于蒸汽的理想焓降增加及排氣溫度降低而有利于汽輪機(jī)的熱效率提高，如果未超過(guò)設(shè)計(jì)最大出力，則汽輪機(jī)內(nèi)諸部件的應(yīng)力不致提高。但從設(shè)備可靠性和使用壽命兩方面看，氣溫高于允許值，無(wú)論在幅度上和累計(jì)時(shí)間上都必須加以嚴(yán)格限制。207/7/2021333、新蒸汽溫度變化（2）氣溫下降時(shí)，如果壓力不變，理想焓減少。蒸汽溫度下降，級(jí)的內(nèi)效率降低，特別是末尾的級(jí)，由于蒸汽濕度的增大，級(jí)效率下降特別顯著。而級(jí)的理想焓降減低時(shí)，動(dòng)葉反動(dòng)度增大。這在凝汽式汽輪機(jī)工作于濕蒸汽區(qū)的級(jí)也是比較明顯的，因而軸向力也會(huì)增大207/7/2021344、汽輪機(jī)的軸向力及其變化（1）汽輪機(jī)軸向力的產(chǎn)生汽輪機(jī)的軸向力可以分成以下三部分：作用在葉片上的軸向力作用在輪盤(pán)上的軸向力作用在轉(zhuǎn)子臺(tái)階上的軸向力ABC207/7/202135（2）引起軸向力變化的因素影響軸向力變化的因素簡(jiǎn)單概括如下：⑴對(duì)于蒸汽流向單一的凝汽式汽輪機(jī)，轉(zhuǎn)子軸向力往往是隨新蒸汽流量的增大而上升。⑵反動(dòng)度越大，轉(zhuǎn)子的軸向力也越大。207/7/202136（2）引起軸向力變化的因素⑶通流部分間隙的變化能影響反動(dòng)度的大小，從而引起軸向力的變化。⑷輪盤(pán)平衡孔對(duì)輪盤(pán)兩側(cè)壓差有影響，因而對(duì)軸向力也有影響。⑸噴嘴和動(dòng)葉積結(jié)鹽垢時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)反動(dòng)度增加和軸向力增大。⑹動(dòng)葉的圓周變化對(duì)反動(dòng)度變化有直接影響，圓周速度升高時(shí)反動(dòng)度增加，圓周降低時(shí)反動(dòng)度減小。這對(duì)于變轉(zhuǎn)速運(yùn)行的工業(yè)汽輪機(jī)尤為重要。207/7/202137（2）引起軸向力變化的因素⑺撓性聯(lián)軸器如果補(bǔ)償能力差或裝配不佳，也能傳遞相當(dāng)大的軸向力。例如一個(gè)功率為2萬(wàn)千瓦的高壓轉(zhuǎn)子，其撓性聯(lián)軸器可以傳遞1~1.5噸（即1萬(wàn)~1.5萬(wàn)牛）的推動(dòng)力（對(duì)于壓縮機(jī)亦然）。⑻注意到高壓軸封處的平衡鼓提供了反向的軸向力，其大小隨所處的汽室（通常為調(diào)節(jié)級(jí)室）壓力的升降而變化，后者則取決于蒸汽流量207/7/2021385、排汽壓力的變化及凝汽機(jī)的經(jīng)濟(jì)真空（1）排汽壓力變化和影響排汽壓力變化時(shí)，首先會(huì)引起末尾一級(jí)或末幾級(jí)熱力工況的變化，尤其是對(duì)背壓式汽輪機(jī)影響較大。排汽壓力對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響，簡(jiǎn)述如下：207/7/202139（2）凝汽式汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)真空的討論對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)，當(dāng)進(jìn)汽流量不變，凝汽器中的壓力每降低0.01絕對(duì)大氣壓，就會(huì)使汽輪機(jī)的負(fù)荷增加額定功率的1%左右（中間再熱機(jī)組影響較?。?。這顯然在很大程度上影響著機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。正因?yàn)槿绱?，凝汽式汽輪機(jī)在運(yùn)行中通常都盡量維持較高的真空。但也不應(yīng)在任意高的真空下運(yùn)行，而應(yīng)在經(jīng)濟(jì)真空下運(yùn)行。207/7/202140三、汽輪機(jī)振動(dòng)故障的診斷所謂（振動(dòng)）故障診斷，是指研究人員或管理人員采用抽象的演繹方法，以故障特征為基礎(chǔ)，與振動(dòng)特征進(jìn)行比較、分析，或采用逐個(gè)排除的方法，對(duì)振動(dòng)性質(zhì)、故障原因和具體部件做出判斷。207/7/2021411、強(qiáng)迫振動(dòng)與自激振動(dòng)的概念