旋轉(zhuǎn)機(jī)械碰摩故障的診斷案例分析綜

1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械碰摩故障的診斷案例分析綜述班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):旋轉(zhuǎn)機(jī)械碰摩故障的診斷案例分析綜述The Diagnosis of Rotating Machinery Rubbing Fault Case Analysis Were Reviewed摘要研究了旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)靜碰摩故障下轉(zhuǎn)子與靜子振動(dòng)信號(hào)的變化規(guī)律。首先分析了碰摩轉(zhuǎn)子和靜子振動(dòng)機(jī)理,通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械在正常情況、輕微局部碰摩和嚴(yán)重局部碰摩三種情況下的動(dòng)靜件振動(dòng)信號(hào)規(guī)律和特點(diǎn)進(jìn)行分析。分析表明,靜子振動(dòng)信號(hào)對(duì)碰摩故障極為敏感,碰摩時(shí)靜子振動(dòng)信號(hào)的故障特征表現(xiàn)為調(diào)制特征,該特征可以較好地揭示碰摩故障的發(fā)生,為診斷碰摩故障提供了一種新思路。關(guān)鍵詞:

2、 旋轉(zhuǎn)機(jī)械； 碰摩； 轉(zhuǎn)子振動(dòng)；AbstractThe characteristic of rotor and stator vibration signals under run-impact status is studied. Firstly, the characters and rules of rotor and stator vibration signals under rub-impact status are studied. Rotor and stator vibration feature with different rotor speed is analyzed

3、through experiment. Through the analysis of stator vibration characteristic, the pulse force from rub-impact may lead to stator resonance, so it can be brought out to diagnose rub-impact faults. Results reveal that the stator resonance signals can indicate rub-impact faults. 1The conclusions can giv

4、e basis for the vibration character of the stator and the detection of rub-impact signals for the rotor system.Key words: rotating machine； rub-impact；rotor vibration ；stator vibration ；正文一.前言在汽輪發(fā)電機(jī)組、壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子與汽封、油檔等靜止部件的間隙消失，導(dǎo)致動(dòng)靜部分接觸和摩擦.由此引起的振動(dòng)稱為摩擦振動(dòng)，它是汽輪發(fā)電機(jī)組常見(jiàn)的振動(dòng)故障之一.隨著機(jī)組向大型方向發(fā)展，蒸汽參數(shù)越來(lái)越高，動(dòng)靜間

5、隙設(shè)計(jì)的越來(lái)越小，而標(biāo)高變化、跑偏、熱變形等因素對(duì)動(dòng)靜間隙的影響越來(lái)越大，這就使得動(dòng)靜部件間發(fā)生摩擦的可能性越來(lái)越大。摩擦故障不僅會(huì)發(fā)生在機(jī)組啟停過(guò)程中，也會(huì)發(fā)生在空負(fù)荷和帶負(fù)荷情況下。摩擦引起的振動(dòng)故障具有很強(qiáng)的不穩(wěn)定性，振動(dòng)可能長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)波動(dòng)，也有可能突發(fā)。當(dāng)摩擦嚴(yán)重時(shí)，如果處理不及時(shí)，極有可能導(dǎo)致大軸彎曲事故。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)生的彎軸事故中，70%以上是由于摩擦引起的。由此可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子的碰摩故障時(shí)有發(fā)生，給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)極大危害，因此研究大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動(dòng)靜碰摩機(jī)理和摩擦?xí)r的振動(dòng)特性，對(duì)于充分利用振動(dòng)信號(hào)診斷碰摩故障，防止轉(zhuǎn)子的碰摩向中、晚期過(guò)渡，保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行

6、具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)靜部件碰摩故障是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中常見(jiàn)的故障，也是引起機(jī)械系統(tǒng)失效的主要原因之一。在能源動(dòng)力類旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，隨著高轉(zhuǎn)速高效率的要求，轉(zhuǎn)子與靜子的間隙越來(lái)越小，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與靜子之間的碰摩故障不斷發(fā)生，特別是在封套裝置轉(zhuǎn)靜件間以及葉片端部和機(jī)匣之間。大多數(shù)轉(zhuǎn)靜子碰摩都是一種非正常的故障現(xiàn)象，碰摩能使轉(zhuǎn)靜子的間隙增大、軸承支撐磨損、葉片折斷甚至整個(gè)機(jī)械 2破壞失效。在碰摩過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多物理現(xiàn)象，如摩擦、撞擊、禍合效應(yīng)、硬化效應(yīng)等。轉(zhuǎn)靜子碰摩除了能引起磨損和熱效應(yīng)外，更嚴(yán)重的是能引發(fā)與靜子持續(xù)接觸的轉(zhuǎn)軸反進(jìn)動(dòng);在這種不穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)形態(tài)中，接觸面上有很大的法向力和摩擦力，轉(zhuǎn)子的反

7、向渦動(dòng)不收斂，反向渦動(dòng)轉(zhuǎn)速會(huì)迅速提高，幾秒鐘內(nèi)就能引起旋轉(zhuǎn)機(jī)械的嚴(yán)重?fù)p壞，引發(fā)一系列危及環(huán)境和生命的災(zāi)難性事故。轉(zhuǎn)子與靜子的碰摩故障通常為其它故障引起的間接結(jié)果，產(chǎn)生轉(zhuǎn)靜子碰摩的原因有很多，主要原因有轉(zhuǎn)子不平衡、裝配誤差、不對(duì)中、定子機(jī)匣運(yùn)動(dòng)或有較大的橢圓度、流體擾動(dòng)、支座松動(dòng)軸承間隙不當(dāng)和其它故障引發(fā)的異常振動(dòng)等。最常見(jiàn)的碰摩發(fā)生在轉(zhuǎn)子與靜子的封套間，最危險(xiǎn)的碰摩發(fā)生在葉片與葉片或葉片與靜子之間，此外得到較多關(guān)注的還有軸頸與頸軸承之間的碰摩現(xiàn)象.二.案例分析1. 某電廠12號(hào)燃機(jī)為GE公司生產(chǎn)的9F級(jí)單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，軸系布置圖見(jiàn)圖1。機(jī)組在調(diào)試期間曾多次發(fā)生高壓轉(zhuǎn)子與軸封、汽封碰摩，幾次輕

8、微碰摩，通過(guò)調(diào)整軸封汽溫度，上下缸溫差，增加盤(pán)奎吐間等措施可使摩擦接觸點(diǎn)脫離而沖轉(zhuǎn)成功。2007年6月12日機(jī)組進(jìn)行超速試驗(yàn)，超速試驗(yàn)后停機(jī)降速過(guò)程中，回到3 000rmin時(shí)振動(dòng)較正常情況下3000rmin振動(dòng)有上升轉(zhuǎn)速低于1 000rmin后，3Y、 3X振動(dòng)大幅上升，都高達(dá)120“m以上(見(jiàn)圖2)，4Y、4X也較平常停機(jī)過(guò)程的振動(dòng)要大很多盤(pán)車15 h后，機(jī)組冷拖至699rrain，因3、4號(hào)軸振動(dòng)急劇上升而停機(jī)，到盤(pán)車轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)子偏心100um。機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，汽機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)表現(xiàn)出以下特征：(1)機(jī)組超速試驗(yàn)和解列前，帶負(fù)荷階段3、4號(hào)軸振動(dòng)已出現(xiàn)一倍頻分量慢慢爬升、相位也同步在變化

9、，而低壓轉(zhuǎn)子的5號(hào)軸振動(dòng)和燃機(jī)轉(zhuǎn)子的1號(hào)軸振動(dòng)的一倍頻分量基本未變化。(2)超速試驗(yàn)到3300rmin跳機(jī)后，降速過(guò)程中，3Y、3X、4Y、4X軸振動(dòng)不降反升，比3 300rrain振動(dòng)大很多，回到3000rmin時(shí)，3Y、3X、4Y、4X軸振動(dòng)比超速試驗(yàn)前3000rmin振動(dòng)明顯增大，相位也同步增大不少，增長(zhǎng)的 3振動(dòng)以一倍頻分量為主。(3)比較這次異常振動(dòng)降速過(guò)程的BODE圖(圖2)和正常情況下BODE圖(圖3)可知，異常振動(dòng)降速過(guò)程，高中壓轉(zhuǎn)子過(guò)臨界振動(dòng)明顯增大，低轉(zhuǎn)速振動(dòng)(晃度)也偏大。(圖示僅為3Y，其它方向振動(dòng)效應(yīng)同3Y)。(4)再次冷拖至699rmin，定速后振動(dòng)開(kāi)始爬升且爬升的

10、速率非?？欤瑑H10min，3Y、3X振動(dòng)就由24um、23um爬升至118um、114um，軸振動(dòng)爬升也以一倍頻分量為主，相位在爬升之初有急劇變化，之后振動(dòng)爬升，相位變化較??；拍機(jī)后降速，振動(dòng)仍然上升，回到低轉(zhuǎn)速100 rmin振動(dòng)仍然非常大(見(jiàn)圖4)。 從振動(dòng)特征來(lái)看，振動(dòng)的主要頻率成份為一倍頻分量，振動(dòng)為強(qiáng)迫振動(dòng)，僅在低轉(zhuǎn)速情況下，引起振動(dòng)的可能原因：(1)聯(lián)軸器對(duì)中不良或聯(lián)軸器螺栓松動(dòng)；(2)軸承座螺栓松動(dòng)；(3)動(dòng)靜碰摩。聯(lián)軸器對(duì)中不良或聯(lián)軸器螺栓松動(dòng)引起的振動(dòng)應(yīng)有突變過(guò)程，突變后振動(dòng)穩(wěn)定，對(duì)聯(lián)軸器兩端的振動(dòng)影響較大，而該機(jī)為3、4號(hào)瓦振動(dòng)大，振動(dòng)始終爬升不穩(wěn)定，可以排除。軸承座螺栓松

11、動(dòng)導(dǎo)致剛度不足引起的振動(dòng)會(huì)發(fā)散爬升，但爬升過(guò)程相位基本不變，低轉(zhuǎn)速振動(dòng)也不會(huì)變大，再檢查3、4號(hào)軸承所能影響接觸剛度的螺栓緊力都正常，可以排除軸承座螺栓松動(dòng)。振幅增加、振幅和相位變化均以一倍頻分量為主、相位增大籌振動(dòng)特征完全符合動(dòng)靜碰摩故障的特征3。不管定速還是升降速狀態(tài)下，1、5號(hào)軸振動(dòng)沒(méi)有明顯的變化,說(shuō)明碰摩接觸部分就在高中壓轉(zhuǎn)子跨度內(nèi)。從3號(hào)瓦軸振動(dòng)增幅最大、變化最劇烈的情況，可以判斷碰摩部分應(yīng)是靠3號(hào)瓦側(cè)的高壓缸內(nèi)。超速試驗(yàn)時(shí)，機(jī)組仍處于局部輕微碰摩狀態(tài)，振動(dòng)未發(fā)散；再次啟機(jī)冷拖至699 rrain時(shí)，機(jī)組發(fā)生了全周摩擦振動(dòng)，振動(dòng)爬升迅速且發(fā)散不可控制。振動(dòng)爬升速率快，定速僅在699

12、rrain這相對(duì)較低轉(zhuǎn)速情況下，振動(dòng)就非常大，碰摩應(yīng)為嚴(yán)重軸向碰摩。盤(pán)車2天后，仍然不見(jiàn)轉(zhuǎn)子偏心下降，其它控制軸封汽溫度，上下缸溫度偏差已無(wú)效果，高中壓轉(zhuǎn)子碰摩情況非常嚴(yán)重。必須開(kāi)缸處理。452. 某廠4號(hào)機(jī)組為125 M w機(jī)組,汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠制造的中間再熱凝汽式汽輪機(jī),型號(hào)為N125-1324535/535; 發(fā)電機(jī)為上海電機(jī)廠制造的雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)，型號(hào)為QFS-125-2。整個(gè)軸系支撐在7個(gè)徑向軸承上，其中汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子為三支承結(jié)構(gòu)。l號(hào)到4號(hào)軸承為橢圓瓦，5號(hào)到7號(hào)軸承為圓筒瓦，各軸承均為落地式。高中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子為剛性聯(lián)軸器聯(lián)接，低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為半撓性聯(lián)軸器聯(lián)接.61.振動(dòng)

13、概況4號(hào)機(jī)大修后于5月l7日14 :16首次沖轉(zhuǎn),19：48機(jī)組轉(zhuǎn)速至3 000 rm in，汽輪機(jī)側(cè)l號(hào)至3號(hào)瓦振均低于l0um,發(fā)電機(jī)側(cè)的5號(hào),6號(hào)瓦振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo).5號(hào)瓦軸向振動(dòng)最為突出:軸承座頂部為365um,中分面為253um,且5號(hào)瓦頂部發(fā)電機(jī)側(cè)、勵(lì)磁機(jī)側(cè)的垂直振動(dòng)存在很大的差異,發(fā)電機(jī)側(cè)為l3um,勵(lì)磁機(jī)側(cè)為57um，機(jī)組3 000 rm in穩(wěn)定期間勵(lì)磁機(jī)側(cè)振動(dòng)在較大范圍內(nèi)變化。6號(hào)瓦垂直振動(dòng)為8lum，且存在周期性變化，變化范圍為40110u m。降速過(guò)程中6號(hào)、7號(hào)振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)，機(jī)組轉(zhuǎn)速在2640 2000rmin時(shí)振動(dòng)多次突變，轉(zhuǎn)速為 2240rmin時(shí)7號(hào)瓦振動(dòng)最大達(dá)42

14、7um，其工頻分量?jī)H為70 um，絕大部分為高、低頻成分。2.振動(dòng)分析2.1 5號(hào)軸承座外特性試驗(yàn)造成軸承軸向振動(dòng)大的原因主要有以下幾點(diǎn)：軸頸承力中心沿軸向周期性變化；軸承座軸向兩側(cè)支承剛度不對(duì)稱：激振力投影點(diǎn)與軸承座幾何中心不重合：軸承座軸向偏轉(zhuǎn)等。3000rmin時(shí)5 號(hào)軸承軸向振動(dòng)達(dá) 365um，且5號(hào)瓦發(fā)電機(jī) 7側(cè)和勵(lì)磁機(jī)側(cè)的垂直振動(dòng)相差較大，為了找出原因，對(duì)5號(hào)軸承座做了特性試驗(yàn). 從圖l可以看出，5號(hào)軸承座底部勵(lì)磁機(jī)側(cè)的垂直振動(dòng)與基礎(chǔ)振動(dòng)差異較大，20um，說(shuō)明軸承座與基礎(chǔ)的連接螺栓緊力太小，造成連接剛度較低。另一方面，從基礎(chǔ)的振動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)看，汽輪機(jī)側(cè)和勵(lì)磁機(jī)側(cè)的垂直振動(dòng)差異也較大,

15、達(dá)2lum。這兩方面的原因造成5號(hào)軸承座的軸向剛度較低，軸向振動(dòng)偏大。緊軸承座與基礎(chǔ)的連接螺栓后，5號(hào)瓦的軸向振動(dòng)：軸承座頂部為l94um，中分面為137nm ，軸向振動(dòng)仍然偏大。由于基礎(chǔ)的缺陷在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法解決，可以采取現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡來(lái)降低不平衡量，達(dá)到降低振動(dòng)的目的。22勵(lì)磁機(jī)基礎(chǔ)振動(dòng)測(cè)量從圖2可以看出，勵(lì)磁機(jī)基礎(chǔ)6號(hào)瓦與7號(hào)瓦側(cè)的振動(dòng)差異較大最大達(dá)32um。6號(hào)瓦側(cè)的基礎(chǔ)剛度相對(duì)較差，使得6瓦對(duì)不平衡的響應(yīng)較為敏感，其振動(dòng)的大小在很大程度上與5號(hào)瓦振動(dòng)的大小有關(guān)。基礎(chǔ)剛度的降低可能使得勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子的支承剛度降低，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速趨近其臨界轉(zhuǎn)速時(shí),瓦的振動(dòng)可能超標(biāo).23 5、6號(hào)瓦振的頻譜分析圖3

16、給出了5號(hào)瓦(勵(lì)磁機(jī)側(cè))和6號(hào)瓦的頻譜圖。從頻譜分析可知，5、6號(hào)瓦的振動(dòng)主要為工頻分量，其它成分相對(duì)較少。它屬于強(qiáng)迫振動(dòng)的范疇，在排除了機(jī)組中心不正，轉(zhuǎn)子熱不平衡、初始彎曲，不平衡電磁吸引力等因素之后，可以判斷轉(zhuǎn)子上存在一定的質(zhì)量不平衡。2.4碳刷對(duì) 5、6 號(hào) 瓦振 動(dòng)的影響機(jī)組在 3 000 rmin穩(wěn)定期間，5、6號(hào)垂直振動(dòng)和5號(hào)軸向振動(dòng)時(shí)大時(shí)小，存在周期性的變化。首次沖轉(zhuǎn)至 3 000rmin時(shí)，6 號(hào)瓦垂直振動(dòng)為8lum，振 8動(dòng)偏大，振動(dòng)在40110um之間變化，緊5號(hào)軸承座與基礎(chǔ)連接螺栓緊力后曾降至 60 um ，做電氣試驗(yàn)期間最大達(dá) l10 u m 。圖 4 為在發(fā)電機(jī)第一次

17、加重后機(jī)組 3 000 rmin 穩(wěn)定期間6號(hào)瓦振的變化趨勢(shì)圖。5月l9 日 l:40機(jī)組負(fù)荷25MW，6號(hào)瓦振動(dòng)又升至105u m，不得不停機(jī)處理。6號(hào)瓦的變化趨勢(shì)圖表明，在3 000 rm in穩(wěn)定期間6號(hào)瓦垂直振動(dòng)開(kāi)始逐漸變小，然后逐漸變大，呈現(xiàn)周期性變化的趨勢(shì)。一個(gè)周期大約為60min。從測(cè)得的振動(dòng)數(shù)據(jù)分析，5號(hào)瓦垂直和軸向振動(dòng)也具有與6號(hào)瓦相同的變化趨勢(shì)。為了分析5、6號(hào)瓦異常變化的原因，做了碳刷試驗(yàn)。在發(fā)電機(jī)第二次加重后沖轉(zhuǎn)時(shí)取掉勵(lì)磁碳刷，機(jī)組轉(zhuǎn)速至3 000rmin穩(wěn)定一段時(shí)間后再裝上勵(lì)磁碳刷。5月20日16：40機(jī)組轉(zhuǎn)速至3000 rmin，17：01裝碳刷，17：05碳刷加裝

18、完畢。為了進(jìn)一步觀察碳刷對(duì) 5、6號(hào)瓦振動(dòng)的影響，機(jī)組保持3 000rmin 穩(wěn)定運(yùn)行，見(jiàn)表 l。在未裝碳刷的情況下，3 000 rmin 穩(wěn)定20 m in 時(shí)間內(nèi)6號(hào)瓦振動(dòng)變化較小， 9僅僅減小了3 um 。17：00 開(kāi)始裝勵(lì)磁碳刷而在 l7：01到17：06 僅5 m in 的時(shí)間內(nèi)6號(hào)瓦振動(dòng)增大了l8 um。裝完勵(lì)磁碳刷后6號(hào)瓦振動(dòng)變化明顯增大，對(duì)5號(hào)瓦的影響規(guī)律也基本一致，這與機(jī)組大修后更換的勵(lì)磁碳刷與轉(zhuǎn)子的不均勻碰摩有關(guān)。結(jié)論(1) 5、6 號(hào)軸承座基礎(chǔ)的先天性缺陷造成軸承座剛度降低，使得 5、6 號(hào)瓦振對(duì)不平衡的響應(yīng)較為敏感。5 號(hào)軸承座基礎(chǔ)兩側(cè)振動(dòng)的差異導(dǎo)致了軸向振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)

19、。(2) 勵(lì)磁碳刷與轉(zhuǎn)子的接觸不均勻使得碳刷與轉(zhuǎn)子發(fā)生不均勻碰摩，5、6號(hào)瓦在3 000 rmin穩(wěn)定及帶負(fù)荷過(guò)程中時(shí)大時(shí)小，出現(xiàn)周期性的變化。(3) 相對(duì)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子而言，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量較小，它相當(dāng)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的外伸端，5號(hào)瓦振動(dòng)的大小在一定程度上影響6號(hào)瓦的振動(dòng)。3. A電廠1號(hào)機(jī)2001年4月底完成第一次大修，初始開(kāi)機(jī)兩次進(jìn)行動(dòng)平衡。兩天后5月5日開(kāi)機(jī)帶負(fù)荷，升速各瓦振動(dòng)正常，負(fù)荷至40MW低壓缸3號(hào)、4號(hào)瓦軸振上升，分別達(dá)到97um和130um。分析判斷1號(hào)機(jī)低壓發(fā)生動(dòng)靜碰磨，原因是低壓缸左右溫差造成缸體變形，通流徑向間隙消失，轉(zhuǎn)子暫時(shí)性熱彎曲，振動(dòng)增大。1號(hào)機(jī)的碰磨部位在低壓缸內(nèi)，圖

20、4-20(a)為1號(hào)機(jī)組3號(hào)瓦Y向振動(dòng)波形圖，圖4-20(b)是頻譜圖。由圖4-20 (a)的時(shí)域波形可以看出，振動(dòng)信號(hào)的波形在波峰處存在削波現(xiàn)象，而在波谷處具有毛刺，而且在原始波形中疊加了許多高頻信號(hào)。說(shuō)明信號(hào)中存在波形突變現(xiàn)象。由碰磨故障的典型時(shí)域特征可知，該時(shí)域波形完全符合系統(tǒng)碰磨故障發(fā)生時(shí)振動(dòng)信號(hào)的典型波形。10由圖4-20 (b)頻譜圖中可以看出，振動(dòng)信號(hào)的頻譜成分是豐富的，頻譜圖中主要以工頻成分為主，但還包含有低于旋轉(zhuǎn)頻率的低頻成分，以及高于旋轉(zhuǎn)頻率的2倍頻、3倍頻、4倍頻和5倍頻分量，其中2倍頻分量的能量較大。由此可見(jiàn)，該振動(dòng)信號(hào)無(wú)論是時(shí)域波形還是頻譜圖都完全符合碰磨故障典型特征

21、的圖譜。可以初步認(rèn)定系統(tǒng)發(fā)生了碰磨故障。B電廠4號(hào)機(jī)組是引進(jìn)的350MW機(jī)組，2001年5月10日大修后第一次冷態(tài)啟機(jī)，過(guò)高壓轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速1619r/min時(shí)lYa 振動(dòng)94um，振動(dòng)偏大，現(xiàn)場(chǎng)分析了1號(hào)瓦和2號(hào)瓦的頻譜、相位、間隙電壓和軸心軌跡，判斷振動(dòng)原因是動(dòng)靜碰磨，確定碰磨部位發(fā)生在高壓轉(zhuǎn)子，且偏向1號(hào)瓦。圖4-21 (a)為4號(hào)機(jī)3000r/min a號(hào)瓦Y向振動(dòng)信號(hào)波形圖，圖4-21 (b)是信號(hào)的傅立葉變換頻譜圖。B電廠4號(hào)機(jī)組的分析方法同A電廠1號(hào)機(jī)，只是4號(hào)機(jī)組的波形圖和頻譜圖所表現(xiàn)出來(lái)的碰磨故障更嚴(yán)重，因?yàn)闀r(shí)域波形圖完全沒(méi)有了周期性，頻譜圖中4倍頻和5倍頻分量也較大，同樣可以

22、初步判定系統(tǒng)發(fā)生了較嚴(yán)重的碰磨故障。4. 5-7所某電廠1號(hào)機(jī)組是哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的引進(jìn)型優(yōu)化設(shè)計(jì)制造的N350-16.7/538/538型亞臨界、一次中間再熱、雙缸(高中壓合缸)、雙排汽式凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。其機(jī)組軸系布置圖如圖示。11(1)故障發(fā)生時(shí)的振動(dòng)特征1號(hào)機(jī)組于2009年10月進(jìn)行了B級(jí)檢修，檢修后機(jī)組在采用順序閥運(yùn)行中,出現(xiàn)一瓦軸振偏大，于是采用單閥運(yùn)行，運(yùn)行后各瓦的軸振、瓦振和瓦溫均正常。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行至2010年4月29日時(shí)，3, 4號(hào)軸瓦Y向軸振和瓦振有增大趨勢(shì)(如圖5-8所示)，振動(dòng)由75m緩慢上升，之后3號(hào)瓦Y向軸振達(dá)到110m, 4號(hào)瓦達(dá)到1O5.mo 3, 4號(hào)瓦的

23、瓦振也分別由20m, 30m上升到30m和40.m。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于200MW時(shí)，3,4號(hào)瓦軸振明顯增大，達(dá)到報(bào)警值(125m)。負(fù)荷在230MW以上時(shí)，振動(dòng)維持在110m左右直至停機(jī)檢修時(shí)。于是1號(hào)機(jī)組采取滑參數(shù)停機(jī)。在停機(jī)過(guò)程中3, 4號(hào)軸瓦的振動(dòng)由原來(lái)的110.m下降至80.m，直至機(jī)組解列。(2)軸瓦金屬溫度升高和油膜壓力下降12機(jī)組在正常運(yùn)行停機(jī)檢修之前，出現(xiàn)了4號(hào)瓦Y方向金屬溫度由84逐漸升高到90 0C，同時(shí)4號(hào)瓦油膜壓力由4.OMPa降至3.OMPa。到停機(jī)檢修時(shí)4號(hào)瓦金屬溫度升高至95 0C，油膜壓力降至1.6MPa。如圖5-9所示。在停機(jī)惰走過(guò)程中，·當(dāng)190 r

24、/ min轉(zhuǎn)速時(shí)，3號(hào)瓦金屬溫度在十幾秒內(nèi)迅速由60上升至100 0C，隨后回落。破壞真空，惰走40分鐘，隨后投入盤(pán)車裝置，盤(pán)車裝置投入困難，盤(pán)車電機(jī)電流高達(dá)45A(正常盤(pán)車電機(jī)電流為20A )，且有8A的擺動(dòng)，6小時(shí)后，盤(pán)車電流逐步回落至正常水平，但仍有4A的擺動(dòng)。盤(pán)車裝置投入后，4號(hào)瓦的頂軸油壓為7MPa低于正常值(C 9MPa )。低壓缸人孔解體后可在人孔處聽(tīng)到低壓缸內(nèi)有明顯的周期性金屬碰撞聲(2)故障原因分析由于機(jī)組軸瓦與軸頸發(fā)生了碰摩故障必定會(huì)導(dǎo)致故障處軸瓦振動(dòng)過(guò)大和軸瓦溫度升高的現(xiàn)象，又因?yàn)橛心Σ亮Φ拇嬖诒P(pán)車電流會(huì)出現(xiàn)異常。另外根據(jù)機(jī)組的具體情況認(rèn)為出現(xiàn)上述故障的整個(gè)原因與后果可用

25、下圖表示(見(jiàn)圖5-15 )5. 某電廠一臺(tái) 50MW 汽輪發(fā)電機(jī)組高壓缸振動(dòng)偏大 ,機(jī)組只能低負(fù)荷運(yùn)行 ,嚴(yán)重影響生產(chǎn)。通過(guò)分析負(fù)荷調(diào)節(jié)試驗(yàn)時(shí)機(jī)組的振動(dòng)信號(hào)發(fā)現(xiàn) ,頻譜中出現(xiàn)了明顯的1/ 2倍頻 ,從而成功診斷出了一起汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子徑向碰摩故障。5. 1振動(dòng)現(xiàn)象13在負(fù)荷調(diào)節(jié)試驗(yàn)中 ,隨著進(jìn)汽量和負(fù)荷的改變 ,高壓缸 1瓦、2 瓦的振動(dòng)變化明顯。尤其是當(dāng)進(jìn)汽量從 224 t/ h增加到254 t/ h時(shí)高壓缸的所有測(cè)點(diǎn)振動(dòng)突變 ,其中 2 瓦振動(dòng)峰峰值從23. 9m 躍到83. 7m。當(dāng)進(jìn)汽量提高為 270 t/ h時(shí) ,2 瓦垂直方向振動(dòng)達(dá)到101. 2m。5. 2故障分析圖 4進(jìn)汽量 270

26、t/h時(shí)2瓦垂直方向振動(dòng)信號(hào)觀察振動(dòng)頻譜發(fā)現(xiàn) ,進(jìn)汽量在 224 t/h時(shí),振動(dòng)頻率以工頻50.78Hz及其倍頻諧波為主 ,雖然頻譜中出現(xiàn)高次諧波 ,但振動(dòng)峰峰值小于40um,基本屬于正常狀況。進(jìn)汽量從 224t/ h開(kāi)始增加時(shí),頻譜中開(kāi)始出現(xiàn)25.39Hz頻率分量.圖4為進(jìn)汽量 270 t/ h時(shí) 2 瓦垂直方向的振動(dòng)波形和頻譜。振動(dòng)波存在時(shí)間間隔為2倍回轉(zhuǎn)周期的沖擊 ,其幅值也明顯大于工頻振動(dòng)。頻譜中存在25. 39Hz 的頻率分量 ,它嚴(yán)格等于工頻50. 78Hz的一 14半?？梢?jiàn) ,該頻譜非常符合動(dòng)靜碰摩故障的特征。圖 5高壓缸 2 瓦碰摩前后提純軸利用提純軸心軌跡可以形象地再現(xiàn)了碰摩

27、發(fā)生的過(guò)程。圖 5( a) 、(b)分別為碰摩前后高壓缸 2 瓦 070Hz 頻帶的提純軸心軌跡。圖 5( a) 軸心軌跡基本上是橢圓 ,說(shuō)明正常轉(zhuǎn)子以工頻振動(dòng)為主。而圖 5( b)發(fā)生碰摩時(shí)軸心軌跡呈彎月形。設(shè)轉(zhuǎn)子起始位置在 A 點(diǎn) ,由實(shí)際合成的軸心軌跡走向可知 ,它以逆時(shí)針?lè)较蚪?jīng)B 點(diǎn)進(jìn)動(dòng)到 P 點(diǎn)時(shí)發(fā)生碰摩 ,使轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)方向反轉(zhuǎn) ,以順時(shí)針進(jìn)動(dòng)經(jīng) C 點(diǎn)后返回 A 點(diǎn)。這樣 ,轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)兩圈才回到起始位 A ,從非線性理論講 ,圖 5( b) 說(shuō)明轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為周期 2分岔 ,體現(xiàn)在振動(dòng)頻譜則出現(xiàn)嚴(yán)格的半頻25. 39Hz。診斷結(jié)論及故障原因剖析15通過(guò)上述分析 ,可以肯定高壓缸的振動(dòng)現(xiàn)象為動(dòng)靜碰摩。廠方停機(jī)檢修時(shí) ,發(fā)現(xiàn)高壓缸 2 號(hào)軸瓦已經(jīng)破裂 ,且上瓦有明顯亮點(diǎn) ,進(jìn)一步說(shuō)明軸和瓦確實(shí)發(fā)查閱機(jī)組大修記錄 ,發(fā)現(xiàn)該機(jī)組已超齡服役 ,高壓缸轉(zhuǎn)子存在較大的永久彎曲。但該機(jī)組由前蘇