汽轮机振动与处理要点分析.ppt

断轴故障 转子在薄弱环节因裂纹等原因，使轴突然折断的严重事故。 转子的薄弱部位有：中心孔、锻件的宏观缩孔和夹杂聚结区，轴颈、轴身表面的沟槽、与叶轮套装的边缘和联轴器螺栓等。断轴往往是从这些薄弱环节开始的。 断轴起因：主要是材料缺陷，另还有腐蚀疲劳、疲劳损伤、过载损坏和热疲劳等几种。 过载损坏：因实际载荷超过材料的屈服极限，使轴进人塑性失稳状态而断轴。如超速、轴系共振、油膜振荡、电气故障引起的巨大冲击扭矩和汽缸进水均会使轴的载荷明显升高。 过载损坏主要发生于联轴器螺栓和轴颈处，断口周围有明显的宏观塑性变形。 防止措施： 选用优质大锻件材料 为了降低锻件中的氢和氧含量，应进行真空去气处理； 另外，为了降低材料的脆性转变温度和提高断裂韧性，应对锻件进行水淬火热处理。 合理设计轴结构，减小应力集中 改善机组的设计和运行，防止轴系失稳、超速和汽缸进水，还要防止导致轴颈损伤的电气故障和断路器误操作 采用高灵敏的探伤方法，定量显示轴内部的缺陷及其发展，并用断型力学评估 对汽轮发电机组的轴系进行寿命在线监测 转子中心孔进油 汽轮机转子中心孔进油在现场时有发生。 造成进油的原因通常有两种可能， 中心孔探伤后油没有及时清理干净，残存在孔内； 大轴端部堵头不严，运转起来后由于孔内外压差使得润滑油被逐渐吸入孔内。 振动的特征 在振动特征上有一点是共同的，即工频振动增大的现象； 工频振幅随时间缓慢增大，时间度量大约是数十分钟或1～2小时。出现的工况一般在定速后空负荷或带负荷过程；——与热弯曲有类似的地方。 这种故障的发现通常在新机调试阶段或机组大修后。往往初始的一、二次启动没有这种现象，后几次越来越明显。因此，判断的一个很重要的依据是将几次开机的振动值进行比较。 处理措施 一旦确定振动是由中心孔进油所造成的，只有取下轴端堵头，清理中心孔。 某国产200MW机组中心孔进油的实例 某国产200MW机组结束72h和24h调试后移交生产试运行。试运行期间3号轴承振动增大，导致机组振动超标停机8次。3号轴承振动有下列特点： 从冲转升速，过临界转速，到3000 rpm，机组振动，3号轴承振动均正常； 负荷50MW以上时（中缸温度400℃左右），3号轴承振动和轴振同时上升，波形为标准的正弦波，主要成分是工频；而且振动相位发生变化； 3号轴承振动随负荷、缸胀、真空等影响明显； 振动一旦大起来，改变负荷和其它参数都不能使振动降下来，只有停机 停机降速过程，过临界转速时的振动比启动升速时明显增大； 停机后大轴挠度达到100～110mm，在转子完全停止后的2h内可以恢复到原始值。 振动分析和检查结果 从振动随负荷变化的情况看，象热弯曲和中心孔进油。 将3号轴承振动和72h调试期间的振动比较，得知初始振动是好的。如果存在热弯曲，振动表现应始终相同。 揭高、中压缸检查转子碰摩情况和打开中心孔堵头检查有否积油。发现： 中、低压接长轴孔内有1.5～2.0kg透平油，中压转子中心孔内有0.5kg透平油。 转子截面刚度不对称 汽轮发电机组轴系中可能出现截面刚度不对称的是发电机转子。当这种转子水平放置时，在重力作用下的，在各个临界转速的一半时有一个响应峰，其振动频率是转速的2倍。 转子刚度的不对称又使转子在旋转的一周中静挠曲线改变两次，这样，就会产生两倍频的激振力，这个激振力与电磁力无关，是转子的力学特性决定的。 采取的措施 转子两个主轴方向刚度差别越大，1/2临界转速的响应峰值和两倍频激振力也越高。为降低这个刚度差，通常在发电机转子本体的大齿表面沿轴向铣出一定数量的圆弧形横向月牙槽。槽深为转子本体半径的1/4~1/5。 * Imbalance: The rotor imbalance causes a vibration at the frequency of the rotation, i.e. order 1. It exists on all machines, at various levels. The level increases with speed. But order 1 vibration can be produced by other causes. In case of high vibration level at order 1, imbalance is usually suspected, but it is important to be able to diagnose the actual cause. The level of harmonics is one way. Usually imbalance produces a low level of harmonics. A high level of harmonics is not