曹鐘中汽輪機講義11機組振動診斷課件

1、1機組常見振動故障類型特征及處理方法2一.機組常見振動故障類型 不平衡不平衡( (質(zhì)量、轉(zhuǎn)子彎曲，旋轉(zhuǎn)部件脫落質(zhì)量、轉(zhuǎn)子彎曲，旋轉(zhuǎn)部件脫落) ) 動靜摩擦動靜摩擦 不對中不對中 軸瓦故障軸瓦故障( (油膜失穩(wěn)、瓦體接觸、軸承損壞等油膜失穩(wěn)、瓦體接觸、軸承損壞等) ) 結(jié)構(gòu)缺陷結(jié)構(gòu)缺陷( (結(jié)構(gòu)共振、臨界轉(zhuǎn)速、滑銷系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子或軸承座剛度不結(jié)構(gòu)共振、臨界轉(zhuǎn)速、滑銷系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子或軸承座剛度不對稱、基礎(chǔ)變形、管道力、閥門等對稱、基礎(chǔ)變形、管道力、閥門等) ) 結(jié)構(gòu)松動結(jié)構(gòu)松動( (聯(lián)軸器、軸承座、套裝部件聯(lián)軸器、軸承座、套裝部件) ) 密封激振密封激振( (汽流汽流) ) 其它其它( (運行問題、拍振、

2、倍頻共振、傳感器故障等運行問題、拍振、倍頻共振、傳感器故障等) ) 中心孔進油中心孔進油 電磁激振電磁激振 轉(zhuǎn)子裂紋轉(zhuǎn)子裂紋以上基本上是按經(jīng)驗出現(xiàn)的概率大小分類的，前面的常見。以上基本上是按經(jīng)驗出現(xiàn)的概率大小分類的，前面的常見。3二、振動特征及處理方法1.油膜振蕩(1) 頻率特征顯著，比較容易診斷，頻率特征顯著，比較容易診斷，f=0.4-0.5 0 (= k1)；(2) 振動對油溫、轉(zhuǎn)速敏感，對軸承載荷、安裝間隙要求較振動對油溫、轉(zhuǎn)速敏感，對軸承載荷、安裝間隙要求較嚴格嚴格(3) 抑制或消除油膜振蕩的途徑：抑制或消除油膜振蕩的途徑： 運行：工況調(diào)整運行：工況調(diào)整 檢修：載荷、間隙調(diào)整檢修：載荷

3、、間隙調(diào)整 結(jié)構(gòu)：開槽、換型等結(jié)構(gòu)：開槽、換型等4二、振動特征及處理方法2.碰摩(1) 起因：缸溫差大、膨脹不暢；各種安裝缺陷；構(gòu)件失效等。起因：缸溫差大、膨脹不暢；各種安裝缺陷；構(gòu)件失效等。(2) 形式：轉(zhuǎn)子與軟體摩擦形式：轉(zhuǎn)子與軟體摩擦(發(fā)展時間較長發(fā)展時間較長)；轉(zhuǎn)子與金屬體；轉(zhuǎn)子與金屬體(連續(xù)連續(xù)或間歇式或間歇式)；軸頸與軸瓦摩擦；軸頸與軸瓦摩擦(異物，附著異物，附著)；其它。；其它。 (3) 特征：特征： 對機組升、降速振動影響有隨機性，振動重復(fù)性不好，降速過臨界對機組升、降速振動影響有隨機性，振動重復(fù)性不好，降速過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)拓寬，幅值放大；轉(zhuǎn)速區(qū)拓寬，幅值放大； 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時，相位可

4、能變化不大、也可能逆轉(zhuǎn)向變化、甚至周期性轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時，相位可能變化不大、也可能逆轉(zhuǎn)向變化、甚至周期性旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)360； 故障頻率除故障頻率除1X外，有時還會伴隨外，有時還會伴隨0.5X和和2X等頻率成分；等頻率成分； 振動最大的部位不一定是直接摩擦部位，與軸承和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有關(guān)。振動最大的部位不一定是直接摩擦部位，與軸承和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有關(guān)。5二、振動特征及處理方法3.不對中振動不對中振動(1) 類型：軸瓦中心標高偏差；聯(lián)軸器不對中；轉(zhuǎn)子與靜子不同心；類型：軸瓦中心標高偏差；聯(lián)軸器不對中；轉(zhuǎn)子與靜子不同心；(2) 剛性聯(lián)軸器：大機組大轉(zhuǎn)子多用，振動對不對中不十分敏感，振動頻譜以剛性聯(lián)軸器：大機組大轉(zhuǎn)子多用，

5、振動對不對中不十分敏感，振動頻譜以1X為主。為主。(3) 半撓性聯(lián)軸器半撓性聯(lián)軸器(波型聯(lián)軸器、齒型聯(lián)軸器波型聯(lián)軸器、齒型聯(lián)軸器)：小機組多用，大小轉(zhuǎn)子連接多用，：小機組多用，大小轉(zhuǎn)子連接多用，補償性好。但不對中故障反而較多。尤其齒型聯(lián)軸器不對中故障較復(fù)雜，特征補償性好。但不對中故障反而較多。尤其齒型聯(lián)軸器不對中故障較復(fù)雜，特征主要有：主要有： 徑向振動主頻率一般為徑向振動主頻率一般為2X； 轉(zhuǎn)子軸向位移較大，從動轉(zhuǎn)子的軸向振動的頻率與轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)頻率相同；轉(zhuǎn)子軸向位移較大，從動轉(zhuǎn)子的軸向振動的頻率與轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)頻率相同； 不對中對轉(zhuǎn)子的激勵力幅隨轉(zhuǎn)速變化的敏感因子為不對中對轉(zhuǎn)子的激勵力幅隨轉(zhuǎn)速變

6、化的敏感因子為42，是不平衡激勵力的，是不平衡激勵力的4倍；倍； 齒式聯(lián)軸器處于工作狀態(tài)時，無論是哪一種不對中形式，系統(tǒng)的響應(yīng)在轉(zhuǎn)速達到齒式聯(lián)軸器處于工作狀態(tài)時，無論是哪一種不對中形式，系統(tǒng)的響應(yīng)在轉(zhuǎn)速達到臨界轉(zhuǎn)速的一半時發(fā)生共振，振幅具有最大值；臨界轉(zhuǎn)速的一半時發(fā)生共振，振幅具有最大值； 齒式聯(lián)軸器的嚴重齒式聯(lián)軸器的嚴重“不對中不對中”，可引起振動隨負荷急劇爬升、軸承油膜失穩(wěn)及軸，可引起振動隨負荷急劇爬升、軸承油膜失穩(wěn)及軸瓦損傷；瓦損傷；1. 齒式聯(lián)軸器如帶齒輪箱耦合軸系，振動頻率存在交叉調(diào)制現(xiàn)象，應(yīng)仔細區(qū)分。齒式聯(lián)軸器如帶齒輪箱耦合軸系，振動頻率存在交叉調(diào)制現(xiàn)象，應(yīng)仔細區(qū)分。6二、振動特征

7、及處理方法4. 結(jié)構(gòu)松動(1) 運行中對輪松動：引起軸系突發(fā)性大振，衰減時間較長；加運行中對輪松動：引起軸系突發(fā)性大振，衰減時間較長；加大冷緊伸長量。大冷緊伸長量。 (2) 軸承座臺板松動：升速過程某些轉(zhuǎn)速附近振動可能有躍變；軸承座臺板松動：升速過程某些轉(zhuǎn)速附近振動可能有躍變；帶負荷過程振動可能有突變；軸承座外特性顯示明顯的振動帶負荷過程振動可能有突變；軸承座外特性顯示明顯的振動剪刀差；加重對故障軸承振動靈敏度高；振動相位變化有趨剪刀差；加重對故障軸承振動靈敏度高；振動相位變化有趨近性。消除振動要保證臺板接觸密實、螺栓緊固。近性。消除振動要保證臺板接觸密實、螺栓緊固。(3) 套裝旋轉(zhuǎn)部件松動：

8、升速振動可能有突變；定速振動變化呈套裝旋轉(zhuǎn)部件松動：升速振動可能有突變；定速振動變化呈弱周期性。消除振動途徑：弱周期性。消除振動途徑：4臺臺ZLG-550-30型高速勵磁機上，型高速勵磁機上，有的通過動平衡、有的通過收緊換向器拼帽，有的更換轉(zhuǎn)子。有的通過動平衡、有的通過收緊換向器拼帽，有的更換轉(zhuǎn)子。7二、振動特征及處理方法5.旋轉(zhuǎn)部件脫落(1) 對輪擋風(fēng)板飛脫、葉片斷裂等，均可能引起振動突變。對輪擋風(fēng)板飛脫、葉片斷裂等，均可能引起振動突變。(2) 葉片斷裂還可能引起運行中振動不穩(wěn)定、機組啟停困難、葉片斷裂還可能引起運行中振動不穩(wěn)定、機組啟停困難、惰走時間縮短等問題。惰走時間縮短等問題。(3)

9、割斷對稱葉片、現(xiàn)場動平衡只是臨時措施。割斷對稱葉片、現(xiàn)場動平衡只是臨時措施。8二、振動特征及處理方法6.動平衡(1) 動平衡的特殊功效動平衡的特殊功效 解決質(zhì)量純不平衡問題解決質(zhì)量純不平衡問題 軸系振型的補償軸系振型的補償 解決振動因摩擦、膨脹等的熱態(tài)爬升問題解決振動因摩擦、膨脹等的熱態(tài)爬升問題 轉(zhuǎn)子永久轉(zhuǎn)子永久(臨時臨時)彎曲的補償彎曲的補償 結(jié)構(gòu)松動的輔助診斷結(jié)構(gòu)松動的輔助診斷 解決共振問題解決共振問題(結(jié)構(gòu)、高次諧波、分數(shù)諧波、軸向共振等結(jié)構(gòu)、高次諧波、分數(shù)諧波、軸向共振等)9二、振動特征及處理方法6.動平衡(2) 加重最少啟動次數(shù)的實現(xiàn)加重最少啟動次數(shù)的實現(xiàn) 平面選擇：平面選擇：DAR

10、LOW準則、最小條件數(shù)準則；準則、最小條件數(shù)準則； 轉(zhuǎn)子振型及振動傳遞性分析：注意外伸端引起的振型畸變及加轉(zhuǎn)子振型及振動傳遞性分析：注意外伸端引起的振型畸變及加重效果；重效果； 影響系數(shù)的提煉：通解算法；影響系數(shù)的提煉：通解算法； 平衡方法與策略：單轉(zhuǎn)子平衡是基礎(chǔ)；盡量多跨同時加重，影平衡方法與策略：單轉(zhuǎn)子平衡是基礎(chǔ)；盡量多跨同時加重，影響系數(shù)通解算法是后援；注意去掉相關(guān)平面；注意對平面有一響系數(shù)通解算法是后援；注意去掉相關(guān)平面；注意對平面有一定相關(guān)性時的單跨轉(zhuǎn)子結(jié)合模態(tài)平衡法（如諧分量法、諧分量定相關(guān)性時的單跨轉(zhuǎn)子結(jié)合模態(tài)平衡法（如諧分量法、諧分量影響系數(shù)法等）進行，對多跨轉(zhuǎn)子根據(jù)影響系數(shù)矩

11、陣條件數(shù)計影響系數(shù)法等）進行，對多跨轉(zhuǎn)子根據(jù)影響系數(shù)矩陣條件數(shù)計算進行平面優(yōu)化組合。算進行平面優(yōu)化組合。10二、振動特征及處理方法6.動平衡(3)“一次加準法一次加準法”及動平衡技術(shù)發(fā)展趨勢及動平衡技術(shù)發(fā)展趨勢1）國內(nèi)代表性研究成果：）國內(nèi)代表性研究成果： 不平衡量模態(tài)識別法不平衡量模態(tài)識別法 全息譜平衡法全息譜平衡法 傳遞函數(shù)法傳遞函數(shù)法 等效動剛度法等效動剛度法 2）國內(nèi)外發(fā)展方向）國內(nèi)外發(fā)展方向 現(xiàn)場在線動平衡技術(shù)現(xiàn)場在線動平衡技術(shù)(精度和效率提高精度和效率提高) 轉(zhuǎn)子無試重起車平衡轉(zhuǎn)子無試重起車平衡 轉(zhuǎn)子自動平衡轉(zhuǎn)子自動平衡(直接平衡裝置、電磁力平衡裝置、移動質(zhì)量平衡直接平衡裝置、電磁

12、力平衡裝置、移動質(zhì)量平衡頭頭) 11案例案例1：動平衡補償軸系的撓曲振動：動平衡補償軸系的撓曲振動廈門嵩嶼電廠廈門嵩嶼電廠2號機組號機組2001年年6月大修前低壓轉(zhuǎn)子月大修前低壓轉(zhuǎn)子及發(fā)勵轉(zhuǎn)子振動良好及發(fā)勵轉(zhuǎn)子振動良好(軸振軸振70-90um，垂直瓦振最大，垂直瓦振最大34um)，轉(zhuǎn)子大修中沒有進行與質(zhì)量不平衡有關(guān)的檢修，轉(zhuǎn)子大修中沒有進行與質(zhì)量不平衡有關(guān)的檢修，進行了中心調(diào)整。大修后低壓轉(zhuǎn)子進行了中心調(diào)整。大修后低壓轉(zhuǎn)子4號瓦軸振及瓦振增號瓦軸振及瓦振增大大(軸振軸振150um，瓦振最大，瓦振最大63um)，同時，同時6、7號瓦軸振號瓦軸振也增加也增加(軸振軸振100-150um)。在低。在

13、低-發(fā)對輪及勵磁機風(fēng)扇下發(fā)對輪及勵磁機風(fēng)扇下加重后，軸振和垂直瓦振分別降到加重后，軸振和垂直瓦振分別降到80um以內(nèi)以內(nèi) 。對輪中心調(diào)整后軸系撓曲發(fā)生變化，不平衡振動對輪中心調(diào)整后軸系撓曲發(fā)生變化，不平衡振動需要補償。需要補償。三、案例分析12案例案例2：動平衡減輕和消除摩擦振動：動平衡減輕和消除摩擦振動廈門嵩嶼電廠廈門嵩嶼電廠1號機組號機組1997年年8月大修后啟動過程中，月大修后啟動過程中，低壓轉(zhuǎn)子振動爬升無法定速，判斷有動靜摩擦。在低壓低壓轉(zhuǎn)子振動爬升無法定速，判斷有動靜摩擦。在低壓轉(zhuǎn)子發(fā)電側(cè)加重一次加重后，振動大幅下降，爬升被抑轉(zhuǎn)子發(fā)電側(cè)加重一次加重后，振動大幅下降，爬升被抑制，機組成

14、功定速并網(wǎng)。制，機組成功定速并網(wǎng)。動平衡減小了轉(zhuǎn)子激振力，摩擦振動消失。動平衡減小了轉(zhuǎn)子激振力，摩擦振動消失。三、案例分析13案例案例3：動平衡緩解膨脹不良振動：動平衡緩解膨脹不良振動某煤矸石電廠某煤矸石電廠6MW機組，機組，1999年年8月大修后振動帶月大修后振動帶負荷爬升，汽缸前部翹起，負荷爬升，汽缸前部翹起，3次揭缸檢查后振動不能改善。次揭缸檢查后振動不能改善。判斷機組膨脹不暢。在低壓轉(zhuǎn)子兩側(cè)加重后，振動爬升判斷機組膨脹不暢。在低壓轉(zhuǎn)子兩側(cè)加重后，振動爬升被抑制，長期運行振動保持穩(wěn)定。被抑制，長期運行振動保持穩(wěn)定。動平衡的附加不平衡力，有效補償了機組膨脹不良動平衡的附加不平衡力，有效補償

15、了機組膨脹不良引起的運行中軸系安裝狀態(tài)惡化產(chǎn)生的振動。引起的運行中軸系安裝狀態(tài)惡化產(chǎn)生的振動。 三、案例分析14案例案例4：動平衡解決軸向共振：動平衡解決軸向共振晉江熱電廠晉江熱電廠50MW機組，由武漢汽輪機廠生產(chǎn)。機組，由武漢汽輪機廠生產(chǎn)。2006年年3月整套啟動后發(fā)電機前后瓦軸向振動大月整套啟動后發(fā)電機前后瓦軸向振動大(空載空載100um-120um，帶負荷，帶負荷180um-200um)。經(jīng)振動測試，判斷發(fā)電。經(jīng)振動測試，判斷發(fā)電機前后瓦軸向共振峰為機前后瓦軸向共振峰為2800r/min，離工作轉(zhuǎn)速太近，發(fā)，離工作轉(zhuǎn)速太近，發(fā)電機前后瓦存在軸向共振。在發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩側(cè)加重后，電機前后瓦存在軸向共振。在發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩側(cè)加重后，前后瓦軸向振動空載時均小于前后瓦軸向振動空載時均小于20um，帶負荷后小于，帶負荷后小于70um，軸向共振被抑制，長期運行振動保持穩(wěn)定。軸向共振被抑制，長期運行振動保持穩(wěn)定。動平衡成功降低了引起共振的不平衡力，有效抑制動平衡成功降低了引起共振的不平衡力，有效抑制了機組的軸向共振。了機組的軸向共振。三、案例分析15案例案例6：動平衡補償轉(zhuǎn)子永久彎曲：動平衡