汽轮机振动特性分析及故障判断

汽轮机振动特性分析及故障判断随着经济的快速发展，汽轮机被广泛的应用在各行各业，加强汽轮机振动 特性分析及故障判断，对我国汽轮机行业的的发展起着至关重要的作用。本文将 从汽轮机振动故障分析、西屋引进型 600MW 汽轮机振动特性分析及汽轮机振动 特性分析发展趋向等几个方面进行分析。标签： 汽轮机;振动特性;故障一、前言目前由于汽轮机行业的不断壮大，汽轮机振动特性分析及故障判断的问题得 到了人们的广泛关注。虽然我国在此方面上有所完善和进步，但是仍然存在一些 问题和不足需要改进。在建设社会主义和谐社会的新时期，进一步加强汽轮机的 振动特性分析技术，保证汽轮机的运行质量，是促进汽轮机发展的一个重要环节。二、汽轮机振动故障分析1、转子故障引起的振动（1）转子质量不平衡。在现场发生的机组振动过大，按其原因分，属于转 子质量不平衡的占了绝大部分，转子质量不平衡可分为转子残余不平衡和转子部 分缺损两种情况。（2）转子中心不正。机组各转子中心不正对轴承振动的影响很大，它是产 生转子扰动力的原因之一，而影响转子中心不正的原因很多，其中有由于转子中 心测量调整不精确造成的，有由于联轴器缺陷造成的。（3）转子热弯曲。转子热弯曲包括发电机转子热弯曲和汽轮机转子热弯曲 两部分。发电机在热态时振动较大，其原因是由于转子在径向受到不均匀的加热 或冷却，使转子热弯曲。汽轮机转子产生热弯曲的原因有些与发电机转子相同， 有些则不同。（4）转子产生裂纹。转子轴系是大功率动力机械的重要部件，其工作环境 极其恶劣，在高温、高压下的蒸汽环境中，并高速运行，不但要受到机械载荷的 作用，还要承受交变热负荷。2、转轴碰摩引起振动转轴径向碰摩是机组启动和正常运行中振动突然增大的主要故障之一，据国 内汽轮机转轴事故统计表明，其中的 86%是由转轴碰摩引起的，转轴碰摩严重时 还会引起轴系破坏事故，因此正确地诊断机组启停和运行中转轴碰摩具有非常重 大的意义。转轴碰摩具体又可分为机组启停中碰摩和工作转速下的碰摩，下面将分别给予分析。（1）机组启停中的转轴碰摩。在机组启停的过程中，随转轴碰摩严重程度 不同，振幅变化有显著的差别，根据这些变化特征可把转轴碰摩分为早期碰摩、 中期碰摩、晚期碰摩三个阶段。在这三个阶段，碰摩形成振动的特征和机理都是 不同的。（2）工作转速下的转轴碰摩。目前国内已有多台机组在空负荷或带负荷下 多次发生突发性振动或振幅长时间大幅度波动，经分析研究，这些振动是由工作 转速下的转轴径向碰摩引起的。3、自激振动所谓自激振动，是指振动系统通过本身的运动，不断地勺振动系统内馈送 能量，它与外界激励无关，完全依靠本身的运动来激励振动。在汽轮机组上可能 发生的自激振动有轴瓦自激振动、汽流激振、摩擦涡动、转子材料弹性滞后引起 的自激和参数振动等。三、对汽轮机常见的异常振动进行分析并排除下面將会详细论述针对引起汽轮机组异常振动的主要原因：汽流激振、转子 热变形、摩擦振动等三个主要方面：1、汽流激振与故障排除由于受到不均衡的气流冲击力，导致汽轮机组的叶片会发生汽流激振现象 ; 而对于末级较长的大型机组来说，发生汽流激振现象的原因可能是由于在叶片膨 胀末端，气体发生流道的紊乱。因此，较大量值的低频分量、振动的增大受负荷 等等具有明显的影响，就成为汽流激振的明显标志。2、由转子的热变形导致的机组异常振动特征和原因及其应对措施引发汽轮机振动的原因还有很多，例如转子发生的热变形。这种情况的发生 在很大程度上取决于转子的温度以及蒸汽参数。转子的热变形大多数都发生在带 负荷阶段，也就是在机组启机定速之后，增加的是一倍频振幅。此时，随着转子 的温度越来越大，材质内应力发生释放，从而引起转子发生热变形。同时，随着 一倍频振动的增加相位也发生变化，从而导致转子发生弯曲变形，就引发了转子 的异常振动。3、摩擦振动的特征、原因与应对措施汽轮机的摩擦振动有三个主要特征，一是在转子发生热弯曲或热变形时，会 产生新的不平衡力，这时候振动信号的主频仍然是工频，不过可能会出现少量分 频、倍频和高频分量，这是因为转子受到冲击的影响。二是在汽轮机发生摩擦时， 具有波动特性的幅值和相位，其波动可能持续比较长的时间。三是汽轮机的降速 超过临界状态时，相对于正常升速时汽轮机发生的振动一般要大很多，转子在停 止转动后会发现大轴的晃度有了很明显的增加。四、西屋引进型 600MW 汽轮机振动特性分析1、设备简介某采用上汽生产的 630242/566/566 超临界单轴三缸四排汽中间再热凝汽 式汽轮机，支持轴承全部为 LEG 可倾瓦，前轴承座落地式，电机端轴承座和低 压缸是个整体，可使高中压缸相对于低压缸的轴向位置确切固定二低压外缸与相 邻的轴承座焊成一体，安装本身的轴承。整个汽轮发电机组共有 9 个支持轴承， #3一#8 轴承下瓦上设有顶轴油孔。2、西屋引进型 600MW 汽轮机振动问题及整改情况（1）#1、2 瓦振动尖波某机组采用本特利生产的3500 电涡流传感器，根据涡流探头与被测金属表 面的间隙转换为正比负电压，缺点为对被测材料较为敏感、安装较复杂。因刚性 不好，当套筒或支架松动达到固有频率，会造成不规律的尖波，无规律，频次周 期较长，不能正常反应转子振动。现象为瓦振不变、另方向轴振不变相邻轴承无 变化。当然，造成同类现象的还可能为电磁干扰。（2）汽封漏汽对轴振测点的影响即使是高温传感器，耐高温也仅为150°C。振动的传递一次为转子、油膜、 轴瓦、轴承座二所以轴鸡交座振动一般小于轴振， #1 轴承为落地型轴承座，灵 敏性较低，具备改造轴振测量孔的条件。考虑到轴封漏汽多次将#1 轴振测点烤 坏，经制造厂设计处认证，将轴振测点移至前箱轴福又座上。