汽轮机振动分析与处理方案2013.ppt

横向裂纹是最常见的形式，多发生在转轴紧配合的套装部件的根部，或轴颈发生突变的台肩根部。 裂纹实际上造成了转轴径向刚度不对称，这样它应该具有刚度不对称转轴的特点。升降速过程在任一临界转速一半时，出现两倍频共振峰，两倍频相位发生突变。这个两倍频振动使得转子不再做弓形回转，转子因此要承受交变应力，反向应力加大，转子在低周或高周应力作用下产生疲劳，会进一步促使裂纹迅速扩展。 当裂纹具有一定深度后，转轴一定发生弯曲。这种弯曲后的转子会引起低速转动时原始晃度发生变化，升降速过程和带载荷时工频分量（1X）振动增大。动平衡时也可能出现不正常的现象，如影响系数反常、平衡效果与计算值相差太远。 检修时转子表面的探伤检查 根据振动信号进行诊断和监测 前一种方法是目前最重要的有效方法。 定转速下的工频和两倍频振幅及相位 在机组稳态运行条件下，如果有一或两个轴承（转轴）的工频和两倍频振幅出现十分缓慢地增加，相位也发生缓慢地变化，在排除了转轴中心孔进油、轴承标高变化、联轴器中心变化、转动部件位置缓慢偏移等可能性之后，可以将其作为怀疑转子出现裂纹的一条根据。 这里所指的“缓慢”，应该以周计或以月计，以数周或数月的振动记录进行比较，对应于转轴裂纹的缓慢发展。除非裂纹发展的后期，振动可能逐日有所变化。 对于怀疑出现裂纹的转子，观察和记录这种变化的有用的工具是极坐标图和时间趋势图。在极坐标图中可以给出一个振动容许变化的范围，考虑到振幅和相位的变化，这个变化区应该是一个扇形区。 变转速下的两倍频振幅及相位 在机组升降速过程在临界转速一半处出现两倍频共振峰是转轴裂纹的关键判据，随裂纹深度的发展，这个共振峰值应该逐渐增大。 发电机转子本体刚度不对称和联轴器不对中在升降速过程和裂纹产生完全相同的特征。这些故障往往难于区分。 发电机转子本体刚度不对称产生的两倍频振动特征应该出现在发电机支撑或邻近结构部件上，两倍频振幅、相位不会随时间变化； 联轴器产生的两倍频特征，在消除或调整了联轴器的对中之后，应该随之有所变化。这些情况可以用来区别它们。 扭转振动测量可用来诊断轴裂纹的扩展。扭转振动测量与横向振动测量一起在裂纹诊断中可以产生出一种新的方法，用于轴裂纹的早期检测。 某电厂4号50MW机组汽轮机转子裂纹 4号机组运行四万小时后于1986年11月在汽轮机转子前汽封发现十多条裂纹，其中最深的一条在轴肩凹槽处，深10mm。 该转子裂纹是在一次大修后期转子准备回装时，电厂人员在一个偶然机会用肉眼发现的。 瑞士芬斯堡的Stal-Laval Turbine AB两台700MW发电机转子均发现了裂纹。 1980年初次在一台发电机转子励磁端的线槽底部发现了疲劳裂纹。立即对另一台相同的发电机进行超声波检查，尚没有发现裂纹。 对第一台处理完毕再检查第二台，在其上发现了裂纹。 1981年两台机组均投入正常运行。 运行一个月后，一台机组的振动发生了变化，停机检查发现裂纹已达转子直径的一半，停机过程振动剧烈。 另一台从1981年3月11日开机运行（当时它的裂纹深度是45mm），运行不到两个月，5月1日停机检查发现裂纹为50~55mm。随后的两周运行发现振动有少量变化，再次停机检查发现裂纹已达200mm，接近直径的25% 两台机组发电机转子报废。 美国Grang Gulf 核电站反应堆再循环泵转子裂纹 1991年12月29日对转子升速振动测试波特图与一年前的振动响应相比，二阶共振发生转速降低了190 rpm。这说明结构刚度降低了，可能轴承发生了问题，也可能是转轴有裂纹。停泵检查发现轴在某些部位存在将近圆周270°近60%轴径深度的裂纹。 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。 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 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