火電廠汽輪機(jī)振動(dòng)故障研究論文

1、 . . . 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（說(shuō) 明 書）題 目：火電廠汽輪機(jī)振動(dòng)故障研究 姓 名： 海 艷編號(hào)：工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2011年4月18日工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 任 務(wù)書 海燕 專業(yè)08級(jí)電廠1班任 務(wù) 下 達(dá) 日 期年月日設(shè)計(jì)（論文）開始日期年月日設(shè)計(jì)（論文）完成日期年月日設(shè)計(jì)（論文）題目：A·編制設(shè)計(jì)B·設(shè)計(jì)專題（畢業(yè)論文）指 導(dǎo)教師系（部）主 任 年 月 日工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)記錄系專業(yè)，學(xué)生于年月日進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。設(shè)計(jì)題目：專題（論文）題目：指導(dǎo)老師：答辯委員會(huì)根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料，根據(jù)學(xué)生答辯情況，經(jīng)答辯委

2、員會(huì)討論評(píng)定，給予學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?yōu)?。答辯委員會(huì)人，出席人答辯委員會(huì)主任（簽字）：答辯委員會(huì)副主任（簽字）：答辯委員會(huì)委員：， ， ， 工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)第頁(yè)共頁(yè)學(xué)生：專業(yè) 年級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：評(píng)閱 人：指導(dǎo)教師： （簽字） 年 月 日成 績(jī)：系（科）主任： （簽字） 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）與答辯評(píng)語(yǔ)：31 / 35摘 要對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械來(lái)說(shuō)，微小的振動(dòng)是不可避免的，振動(dòng)幅度不超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的屬于正常振動(dòng)。這里所說(shuō)的振動(dòng)，系指機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)中振幅比原有水平增大，特別是增大到超過(guò)允許標(biāo)準(zhǔn)的振動(dòng)，也就是異常振動(dòng)。任何一種異常振動(dòng)都潛伏著設(shè)備損壞的危險(xiǎn)。強(qiáng)烈振動(dòng)又會(huì)導(dǎo)致機(jī)組其

3、他零部件松動(dòng)甚至損壞，加劇動(dòng)靜部分摩擦，形成惡性循環(huán)，加劇設(shè)備損壞程度。異常振動(dòng)是汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中缺陷，隱患的綜合反映，是發(fā)生故障的信號(hào)。因此，新安裝或檢修后的機(jī)組，必須經(jīng)過(guò)試運(yùn)行，測(cè)試各軸承振動(dòng)與各軸承處軸振在合格標(biāo)準(zhǔn)以下，方可將機(jī)組投入運(yùn)行。振動(dòng)超標(biāo)的則必須查找原因，采取措施將振動(dòng)降到合格圍，才能移交生產(chǎn)或投入正常運(yùn)行。近幾十年國(guó)有關(guān)單位對(duì)機(jī)組振動(dòng)故障處理的歷史和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)說(shuō)明，對(duì)振動(dòng)故障的定性一般并不困難，但在確定故障的具體原因時(shí)，由于對(duì)造成故障的機(jī)理分析有分歧，使得誤判時(shí)有發(fā)生。因此，機(jī)組振動(dòng)故障的診斷除需要現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)外，還應(yīng)該掌握一定的基礎(chǔ)理論和科學(xué)的分析能力，這樣才能快捷地找出故障的確

4、切原因，提出正確的根治措施，而不致盲目地一概采用現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡的方法，使得表面上振動(dòng)有所減小，實(shí)際上沒有根治，機(jī)組經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行或檢修后，振動(dòng)重復(fù)出現(xiàn)。 而汽輪機(jī)組擔(dān)負(fù)著火力發(fā)電企業(yè)發(fā)電任務(wù)的重點(diǎn)。由于其運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、關(guān)鍵部位長(zhǎng)期磨損等原因，汽輪機(jī)組故障時(shí)常出現(xiàn)，這嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。汽輪機(jī)組異常振動(dòng)是汽輪機(jī)常見故障中較為復(fù)雜的一種故障。由于機(jī)組的振動(dòng)往往受多方面的影響，只要跟機(jī)本體有關(guān)的任何一個(gè)設(shè)備或介質(zhì)都會(huì)是機(jī)組振動(dòng)的原因，比如進(jìn)汽參數(shù)、疏水、油溫、油質(zhì)、等等。因此，針對(duì)汽輪機(jī)異常震動(dòng)原因的分析就顯得尤為重要，只有查明原因才能對(duì)癥維修。針對(duì)導(dǎo)致汽輪機(jī)異常振動(dòng)的各個(gè)原因分析是維修

5、汽輪機(jī)異常振動(dòng)的關(guān)鍵。 關(guān) 鍵 詞：汽輪機(jī)、振動(dòng)、影響因素。ABSTRTurning it on, tiny mechanical vibration is inevitable, vibration amplitude do not exceed the specified standard belongs to the normal vibration. Here said the vibration, refers to the unit in rotation than original levels increase amplitude, especially increases t

6、o more than allow standard vibration and is abnormal vibration. Any kind of abnormal vibration the damage of equipment are hidden danger. Strong vibration and can cause other crew components loose even damaged, aggravate action part friction, form vicious circle, aggravate equipment damage. Abnormal

7、 vibration of steam turbine generator running is the comprehensive reflection of defects, hidden trouble, is the failure of the signal. Therefore, new installation or maintenance of units, must pass after trial run, testing all bearing vibration and each bearing vibration in shaft in qualified stand

8、ard, party to the unit under in operation. Vibration exceeds the then must find reason and take measures will vibration to qualified range, production or investment can be handed over a normal operation.In recent decades the relevant domestic unit to handle of vibration fault the history and experie

9、nce and lessons, and explain the qualitative vibration fault is not difficult, but in general the concrete reason to determine the fault when malfunction, because of the mechanism analysis differences, makes misjudgment occur frequently. Therefore, of vibration fault diagnosis in addition to need fi

10、eld experience outside, still should master a certain foundation theory and scientific analysis ability, like this can quickly find out the exact cause of failure, and puts forward the correct radical measures, but not blindly defies the in-situ high dynamic balance method, make surface vibration re

11、duced, in fact no cure, the unit after a period of operation or after repair recurring, vibration. And steam turbine thermal power enterprise undertakes the mission of generating focus. Due to its long operation, key parts long-term wears away wait for a reason, steam turbine failure frequently appe

12、ared, it seriously affected the generator set in normal operation. Steam turbine turbine abnormal vibration is complicated in the common faults a fault. Due to the vibration of the unit by various influence, often associated with machine ontology as any equipment or medium will be the reason of vibr

13、ation, such as inlet steam parameters, scanty water, oil temperature, oily, etc. Therefore, in view of the steam turbine abnormal vibration analysis of the reasons are particularly important, only found reasons to symptomatic maintenance. According to lead to various causes turbine abnormal vibratio

14、n analysis is the key maintenance turbine abnormal vibration.KEY WORDS:Steam turbine, vibration, influencing factors目錄緒論5第一章火電廠汽輪機(jī)概述61.1火力發(fā)電廠61.2 火電廠主設(shè)備71.3 汽輪機(jī)作用、功能等簡(jiǎn)介7第二章汽輪機(jī)振動(dòng)故障分析82.1、汽輪機(jī)機(jī)組振動(dòng)基本概念82.1.1機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)的原因82.1.2機(jī)組異常振動(dòng)的危害92.1.3機(jī)械激振力引起強(qiáng)迫振動(dòng)92.1.4電磁不平衡力激起的振動(dòng)102.2、引起汽輪機(jī)組異常振動(dòng)的主要原因112.2.1汽流激振現(xiàn)象與故障排除

15、112.2.2轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機(jī)組異常振動(dòng)特征、原因與排除112.2.3摩擦振動(dòng)的特征、原因與排除12第三章汽機(jī)振動(dòng)的影響因素133.1設(shè)計(jì)制造方面133.2安裝和檢修方面143.2.1軸承的標(biāo)高143.2.2軸承自身特性143.2.3機(jī)組中心143.2.4滑銷系統(tǒng)153.2.5動(dòng)靜間隙153.2.6轉(zhuǎn)子結(jié)垢153.2.7轉(zhuǎn)子中心孔153.2.8活動(dòng)部件153.3運(yùn)行方面163.3.1機(jī)組膨脹163.3.2潤(rùn)滑油溫16第四章常見的振動(dòng)故障的診斷164.1轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡164.2轉(zhuǎn)子的彎曲174.3動(dòng)靜碰摩174.4油膜失穩(wěn)和汽流激振184.5結(jié)構(gòu)共振184.6結(jié)構(gòu)剛度不足194.7聯(lián)軸器不對(duì)中

16、204.8裂紋轉(zhuǎn)子204.9斷軸故障204.10轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油214.11轉(zhuǎn)子截面剛度不對(duì)稱214.12水沖擊21第五章火電廠汽輪機(jī)組常見異常振動(dòng)實(shí)例分析225.1汽輪機(jī)組振動(dòng)處理實(shí)例225.2實(shí)際當(dāng)中異常振動(dòng)的防止和處理29結(jié)論30致31參考文獻(xiàn)32緒論汽輪機(jī)是一種以蒸汽為工質(zhì)，并將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，是現(xiàn)代火力發(fā)電廠中應(yīng)用最廣的原動(dòng)機(jī)。它具有單機(jī)功率大、效率高、運(yùn)行平穩(wěn)和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。汽輪機(jī)可以直接驅(qū)動(dòng)各種泵，風(fēng)機(jī)，高爐鼓風(fēng)機(jī)，壓氣機(jī)和船舶的螺旋槳等。汽輪機(jī)的排汽和中間抽汽可以滿足生產(chǎn)和生活供熱的需要，這種既供熱又發(fā)電的供熱式汽輪機(jī)具有較高的熱經(jīng)濟(jì)性。汽輪機(jī)是現(xiàn)代火力發(fā)電廠

17、中應(yīng)用最廣的原動(dòng)機(jī)，它是高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，由于轉(zhuǎn)動(dòng)部分不可能絕對(duì)平衡，故在工作時(shí)會(huì)引起機(jī)組的振動(dòng)。由于噴嘴以與葉片的存在，即使在工況不變的條件下，對(duì)于通流部分來(lái)講，也不是穩(wěn)定流動(dòng)，而總是有一定的周期性擾動(dòng)，亦即在轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)中，。當(dāng)零件的自振頻率和激振力頻率合拍時(shí)會(huì)引起共振，使零件所受的動(dòng)應(yīng)力變大，引起零件的疲勞損壞。近幾十年國(guó)有關(guān)單位對(duì)機(jī)組振動(dòng)故障處理的歷史和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)說(shuō)明，對(duì)振動(dòng)故障的定性一般并不困難，但在確定故障的具體原因時(shí)，由于對(duì)造成故障的機(jī)理分析有分歧，使得誤判時(shí)有發(fā)生。因此，機(jī)組振動(dòng)故障的診斷除需要現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)外，還應(yīng)該掌握一定的基礎(chǔ)理論和科學(xué)的分析能力，這樣才能快捷地找出故障的確切原因，提出正

18、確的根治措施，而不致盲目地一概采用現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡的方法，使得表面上振動(dòng)有所減小，實(shí)際上沒有根治，機(jī)組經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行或檢修后，振動(dòng)重復(fù)出現(xiàn)。 而汽輪機(jī)組擔(dān)負(fù)著火力發(fā)電企業(yè)發(fā)電任務(wù)的重點(diǎn)。由于其運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、關(guān)鍵部位長(zhǎng)期磨損等原因，汽輪機(jī)組故障時(shí)常出現(xiàn)，這嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。汽輪機(jī)組異常振動(dòng)是汽輪機(jī)常見故障中較為復(fù)雜的一種故障。由于機(jī)組的振動(dòng)往往受多方面的影響，只要跟機(jī)本體有關(guān)的任何一個(gè)設(shè)備或介質(zhì)都會(huì)是機(jī)組振動(dòng)的原因，比如進(jìn)汽參數(shù)、疏水、油溫、油質(zhì)、等等。因此，針對(duì)汽輪機(jī)異常震動(dòng)原因的分析就顯得尤為重要，只有查明原因才能對(duì)癥維修。針對(duì)導(dǎo)致汽輪機(jī)異常振動(dòng)的各個(gè)原因分析是維修汽輪機(jī)異常振動(dòng)

19、的關(guān)鍵。第一章 火電廠汽輪機(jī)概述1.1火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠的原料就是原煤。原煤一般用火車運(yùn)送到發(fā)電廠的儲(chǔ)煤場(chǎng)，再用輸煤皮帶輸送到煤斗。原煤從煤都落下由給煤機(jī)送入磨煤機(jī)磨成煤粉，并同時(shí)送入熱空氣來(lái)干燥和輸送煤粉。形成的煤粉空氣混合物經(jīng)分離器分離后，合格的煤粉經(jīng)過(guò)排粉機(jī)送入輸粉管，通過(guò)燃燒器噴入鍋爐的爐膛中燃燒。 燃料燃燒所需要的熱空氣由送風(fēng)機(jī)送入鍋爐的空氣預(yù)熱器中加熱，預(yù)熱后的熱空氣，經(jīng)過(guò)風(fēng)道一部分送入磨煤機(jī)作干燥以與送粉之外，另一部分直接引至燃燒器進(jìn)入爐膛。 燃燒生成的高溫?zé)煔?，在引風(fēng)機(jī)的作用下依次流過(guò)爐膛，水冷壁管，過(guò)熱器，省煤器，空氣預(yù)熱器，同時(shí)逐步將煙氣的熱能傳給工質(zhì)以與空氣，自身變成低

20、溫?zé)煔?，?jīng)除塵器凈化后的煙氣由引風(fēng)機(jī)抽出，經(jīng)煙囪排入大氣。煤燃燒后生成的灰渣，其的灰子會(huì)因自重從氣流中分離出來(lái)，沉降到爐膛底部的冷灰斗中形成固態(tài)渣，最后由排渣裝置排入灰渣溝，再由灰渣泵送到灰渣場(chǎng)。大量的細(xì)小的灰粒（飛灰）則隨煙氣帶走，經(jīng)除塵器分離后也送到灰渣溝。 鍋爐給水先進(jìn)入省煤器預(yù)熱到接近飽和溫度，后經(jīng)蒸發(fā)器受熱面加熱為飽和蒸汽，再經(jīng)過(guò)熱器被加熱為過(guò)熱蒸汽，此蒸汽又稱為主蒸汽。 經(jīng)過(guò)以上流程，就完了燃料的輸送和燃燒、蒸汽的生成燃物（灰、渣、煙氣）的處理與排出。 由鍋爐過(guò)熱氣出來(lái)的主蒸汽經(jīng)過(guò)主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹作功，沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。從汽輪機(jī)排出的乏汽排入凝汽器，在此被凝結(jié)

21、冷卻成水，此凝結(jié)水稱為主凝結(jié)水。主凝結(jié)水通過(guò)凝結(jié)水泵送入低壓加熱器，有汽輪機(jī)抽出部分蒸汽后再進(jìn)入除氧器，在其過(guò)繼續(xù)加熱除去溶于水中的各種氣體（主要是氧氣）。經(jīng)化學(xué)車間處理后的補(bǔ)給水（軟水）與主凝結(jié)水匯于除氧器的水箱，成為鍋爐的給水，再經(jīng)過(guò)給水泵升壓后送往高壓加熱器，汽輪機(jī)高壓部分抽出一定的蒸汽加熱，然后送入鍋爐，從而使工質(zhì)完成一個(gè)熱力循環(huán)。 循環(huán)水泵將冷卻水（又稱循環(huán)水）送往凝結(jié)器，吸收乏氣熱量后，在缺水的地區(qū)或離河道較遠(yuǎn)的電廠，則需要高性能冷卻水塔或噴水池等循環(huán)水冷設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。 經(jīng)過(guò)以上流程，就完成了蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，電能，以與鍋爐給水供應(yīng)的過(guò)程。因此火力發(fā)電廠是

22、由爐，機(jī)，電三大部分和各自相應(yīng)的輔助設(shè)備與系統(tǒng)組成的復(fù)雜的能源轉(zhuǎn)換的動(dòng)力廠。1.2 火電廠主設(shè)備汽輪機(jī)主體主要包括：u 轉(zhuǎn)動(dòng)部分：動(dòng)葉柵，葉輪，主軸，聯(lián)軸器u 固定部分：氣缸，蒸汽室，噴嘴，隔板，隔板套，汽封，軸承，機(jī)座等；u 盤車裝置：火電廠主要由三大設(shè)備組成：鍋爐、汽輪機(jī)和電機(jī)。汽輪機(jī)是發(fā)電廠的的原動(dòng)機(jī)，它是把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為大軸的機(jī)械能。通過(guò)鍋爐與汽輪機(jī)之間的熱力系統(tǒng)完成工質(zhì)的汽水循環(huán)，熱力系統(tǒng)包括凝汽冷卻系統(tǒng)，回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)、疏水系統(tǒng)以與補(bǔ)水系統(tǒng)等若干子系統(tǒng)，并利用各種熱力設(shè)備來(lái)完成各自的功能。凝汽冷卻系統(tǒng)主要使汽輪機(jī)的出口汽造成真空，讓進(jìn)入汽輪機(jī)的出口汽與工作蒸汽從高的壓力和溫度，膨脹

23、到可能達(dá)到的最低壓力，盡可能多的放出熱量變?yōu)闄C(jī)械能。同時(shí)，使乏汽加以冷卻凝結(jié)成水，該系統(tǒng)由凝汽器、抽汽器、冷水塔與管道等主要設(shè)備組成?；?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的主要作用是減少進(jìn)入凝汽器的蒸汽量，以減少熱量損失，提高熱效率，利用汽輪機(jī)的各級(jí)抽汽，在逐級(jí)加熱器中給水加熱，該系統(tǒng)的主要設(shè)備有回?zé)峒訜崞鳌⒊跗鞯?。隨機(jī)組的型式和供熱要求的不同，抽汽的級(jí)數(shù)和壓力也不同。為保證熱力系統(tǒng)的正常工作且適應(yīng)電能負(fù)荷的變化要求，汽輪機(jī)設(shè)置有調(diào)速系統(tǒng)，用調(diào)速器來(lái)保證汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速在允許的圍變化。同時(shí)在汽輪機(jī)上還裝設(shè)有保護(hù)裝置，最常見的有危機(jī)保安器、盤車裝置以與軸向裝置等。1.3 汽輪機(jī)作用、功能等簡(jiǎn)介汽輪機(jī)是發(fā)電廠的的原動(dòng)機(jī)，它

24、是把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為大軸的機(jī)械能。通過(guò)鍋爐與汽輪機(jī)之間的熱力系統(tǒng)完成工質(zhì)的汽水循環(huán)，熱力系統(tǒng)包括凝汽冷卻系統(tǒng)，回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)、疏水系統(tǒng)以與補(bǔ)水系統(tǒng)等若干子系統(tǒng)，并利用各種熱力設(shè)備來(lái)完成各自的功能。凝汽冷卻系統(tǒng)主要使汽輪機(jī)的出口汽造成真空，讓進(jìn)入汽輪機(jī)的出口汽與工作蒸汽從高的壓力和溫度，膨脹到可能達(dá)到的最低壓力，盡可能多的放出熱量變?yōu)闄C(jī)械能。同時(shí)，使乏汽加以冷卻凝結(jié)成水，該系統(tǒng)由凝汽器、抽汽器、冷水塔與管道等主要設(shè)備組成?；?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的主要作用是減少進(jìn)入凝汽器的蒸汽量，以減少熱量損失，提高熱效率，利用汽輪機(jī)的各級(jí)抽汽，在逐級(jí)加熱器中給水加熱，該系統(tǒng)的主要設(shè)備有回?zé)峒訜崞?、除氧器等。隨機(jī)組的型式和供

25、熱要求的不同，抽汽的級(jí)數(shù)和壓力也不同。為保證熱力系統(tǒng)的正常工作且適應(yīng)電能負(fù)荷的變化要求，汽輪機(jī)設(shè)置有調(diào)速系統(tǒng)，用調(diào)速器來(lái)保證汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速在允許的圍變化。同時(shí)在汽輪機(jī)上還裝設(shè)有保護(hù)裝置，最常見的有危機(jī)保安器、盤車裝置以與軸向裝置等。第二章汽輪機(jī)振動(dòng)故障分析2.1、汽輪機(jī)機(jī)組振動(dòng)基本概念振動(dòng)：物體偏離平衡位置，出現(xiàn)動(dòng)能和位能的連續(xù)相互轉(zhuǎn)換的往復(fù)運(yùn)動(dòng)形式稱振動(dòng)。受一次沖擊力產(chǎn)生的振動(dòng)自由振動(dòng)：受周期性的變化力產(chǎn)生的振動(dòng)受迫振動(dòng)。振動(dòng)的描述：振幅；頻率；相位；方向。振幅：?jiǎn)蜗蛘穹駝?dòng)極限位置與平衡位置之間的距離；單向振幅雙向振幅圖2-1 振幅示意圖 雙向振幅振動(dòng)兩極限位置之間的距離，也稱峰峰值；頻率：

26、每一秒鐘振動(dòng)的次數(shù)；通頻最大振幅的振動(dòng)頻率；分頻某一振動(dòng)中各種正弦振動(dòng)的頻率基頻振幅最大的正弦振動(dòng)頻率；相位：振動(dòng)信號(hào)最大值與轉(zhuǎn)子謀一點(diǎn)的相對(duì)位置；方向：橫向；軸向；扭轉(zhuǎn)。2.1.1機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)的原因機(jī)組轉(zhuǎn)子受周期性的不平衡力產(chǎn)生受迫振動(dòng)，產(chǎn)生不平衡力的原因很多,按力的性質(zhì)可分為：me2mgu 不平衡離心力轉(zhuǎn)子的質(zhì)量中心與回轉(zhuǎn)中心不重合產(chǎn)生的不平衡離心力或力矩，周期性變化；u 發(fā)電機(jī)不平衡的電磁力轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與靜子磁場(chǎng)間不平衡作用力；u 軸承油膜不平衡的作用力u 蒸汽對(duì)轉(zhuǎn)子作用的不平衡周向力 圖 2-2 轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖受迫振動(dòng)的特點(diǎn)是：振幅大小與激振力成正比；振動(dòng)頻率等于激振力的頻率；振動(dòng)相位于激振力

27、的相位有關(guān)；作用在轉(zhuǎn)子上的不平衡力或力矩，不可能完全消除，只能設(shè)法減小。因此，機(jī)組的振動(dòng)不可避免，只要振幅不超過(guò)允許值，不影響安全運(yùn)行。但軸承支撐剛度不足，可能使振幅放大，原來(lái)合格的振動(dòng)變?yōu)椴缓细?。一般廠家保證：額定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，軸承座的雙振幅值不大于0.025mm，軸頸相對(duì)振動(dòng)的雙振幅值不大于0.076mm；在通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，各軸承座雙振幅值不大于0.08mm，各軸頸相對(duì)振動(dòng)雙振幅值不大于0.24mm。若出現(xiàn)異常振動(dòng)，表明存在機(jī)械故障，影響安全運(yùn)行。2.1.2機(jī)組異常振動(dòng)的危害1動(dòng)靜部分摩擦、轉(zhuǎn)子彎曲；2軸承磨損，軸承脫胎；軸承座緊固螺釘松動(dòng)；3凝汽器管束和主油泵零件損壞。4發(fā)電機(jī)振動(dòng)過(guò)大

28、，滑環(huán)和電刷磨損加劇，靜子槽楔松動(dòng)、絕緣磨損。無(wú)法測(cè)量直接轉(zhuǎn)子的最大振幅過(guò)去測(cè)量軸承座的振動(dòng)振幅。雖然軸承座的振動(dòng)與轉(zhuǎn)子的振動(dòng)成比例，但受軸承座剛度的影響，不能真實(shí)地反映轉(zhuǎn)子的振動(dòng)狀況。現(xiàn)在機(jī)組采用渦流位移傳感器測(cè)量軸頸相對(duì)軸承座的振動(dòng)和軸承座的振動(dòng)。2.1.3機(jī)械激振力引起強(qiáng)迫振動(dòng)：轉(zhuǎn)子質(zhì)量的不平衡、轉(zhuǎn)子撓曲、轉(zhuǎn)子連接和對(duì)中心的缺陷；動(dòng)靜部分摩擦；鉚接圍帶脫落、葉片斷裂。如圖2-31、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡:振幅與轉(zhuǎn)速的平方成正比；通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)明顯加劇；最大振幅相位隨轉(zhuǎn)速變化而變化。通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)振幅明顯加大；每2、轉(zhuǎn)子彎曲：造成質(zhì)量偏心,其振動(dòng)特點(diǎn)與質(zhì)量不平衡相似,但振幅與彎曲的繞度大小有關(guān)

29、,轉(zhuǎn)子晃度變化（增大）；臨界轉(zhuǎn)速下振幅的相位與晃度的相位有關(guān)。若發(fā)生摩擦?xí)r,振動(dòng)波形中有高次諧波；3、轉(zhuǎn)子對(duì)中不良；轉(zhuǎn)子找中心是保證運(yùn)行時(shí)，其中心線是一條連續(xù)光滑的自然垂弧。對(duì)中不良是指“兩聯(lián)軸節(jié)中心錯(cuò)位，或其端面口不合適”。對(duì)于通過(guò)止口連接的聯(lián)軸節(jié)，只要止口同心，可以保證中心不錯(cuò)位，但要考慮其兩側(cè)軸承座在運(yùn)行中標(biāo)高變化是否一致。其端面口是在端面垂直于中心線的前提下，考慮運(yùn)行中軸承座標(biāo)高的變化。若兩側(cè)軸承座在運(yùn)行中標(biāo)高增加，安裝時(shí)則留下口；反之，則留上口。若兩側(cè)軸承座在運(yùn)行中標(biāo)高變化不一致，安裝時(shí)則預(yù)留適當(dāng)?shù)闹行腻e(cuò)位。轉(zhuǎn)子對(duì)中不良，運(yùn)行時(shí)，其中心線不是一條連續(xù)光滑的自然垂弧，其特點(diǎn)與轉(zhuǎn)子質(zhì)量靜

30、不平衡的振動(dòng)一樣。 中心錯(cuò)位 上口 下口 圖 2-3 轉(zhuǎn)子質(zhì)量的不平衡本機(jī)組轉(zhuǎn)子采用單軸承支撐，且各軸承座落地，運(yùn)行中軸承中心基本不變。安裝找中心時(shí)不必留口和中心錯(cuò)位，運(yùn)行的穩(wěn)定性也較好。2.1.4電磁不平衡力激起的振動(dòng)電磁激振力引起的強(qiáng)迫振動(dòng)：轉(zhuǎn)子線圈匝間短路，磁場(chǎng)偏心；轉(zhuǎn)子和定子徑向間隙不均勻；定子鐵芯在磁力作用下發(fā)生激烈的振動(dòng)，改變轉(zhuǎn)子和定子徑向間隙；電磁不平衡力產(chǎn)生的振動(dòng)，在機(jī)組并網(wǎng)后才會(huì)產(chǎn)生，振幅隨勵(lì)磁電流的增加而增大。如圖2-4（1）轉(zhuǎn)子線圈匝間短路，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)偏心，振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)速一致，電壓波形零線偏移；AIVNS圖 2-4 電磁激振（2）轉(zhuǎn)子相對(duì)靜子幾何偏心，對(duì)3000rpm機(jī)組，

31、振動(dòng)的頻率為工頻的兩倍；（3）轉(zhuǎn)子風(fēng)道阻力不均,產(chǎn)生熱彎曲而引起的振動(dòng)。振幅也隨勵(lì)磁電流的增大而增大，且振幅的變化滯后于勵(lì)磁電流的變化（熱量傳遞），振動(dòng)頻率為工頻；（4）發(fā)電機(jī)靜子剛度不足：周期性變化的電磁力，激起靜子振動(dòng)，改變周向間隙，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生耦合振動(dòng)，振動(dòng)的頻率是工頻的兩倍，但靜子的振幅較大。軸承油膜振蕩的特點(diǎn)原因：在圓筒軸承輕載、軸頸表面線速度高的條件下，油膜對(duì)軸頸的作用力大于軸頸重力和科氏力的合力，使軸頸向上浮動(dòng)，產(chǎn)生弓形渦動(dòng)，渦動(dòng)的頻率為轉(zhuǎn)速的1/2。若渦動(dòng)的頻率與轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速合拍，形成油膜振蕩。多油楔可傾瓦軸承一般不會(huì)出現(xiàn)油膜振蕩。特點(diǎn)：升速過(guò)程中振動(dòng)含有1/2轉(zhuǎn)速的分量，在轉(zhuǎn)速

32、接近轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速兩倍時(shí)，突然出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)，振動(dòng)頻率等于轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，且在一定轉(zhuǎn)速圍振幅和頻率不隨轉(zhuǎn)速的升高而改變；油溫升高，振幅減小或正常。處理：適當(dāng)提高軸承進(jìn)油溫度；改變軸瓦長(zhǎng)度或垂直間隙；采用多油楔可傾瓦軸承（承載能力較?。P0P02mgmgP0eeOoopP0mgo圖 2-5電磁不平衡力振動(dòng)的振動(dòng)原理2.2、引起汽輪機(jī)組異常振動(dòng)的主要原因主要有以下幾個(gè)方面，汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動(dòng)等。 2.2.1汽流激振現(xiàn)象與故障排除 汽流激振有兩個(gè)主要特征：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量；二是振動(dòng)的增大受運(yùn)行參數(shù)的影響明顯，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性，如負(fù)荷。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來(lái)流

33、沖擊就會(huì)發(fā)生汽流激振；對(duì)于大型機(jī)組，由于末級(jí)較長(zhǎng)，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。針對(duì)汽輪機(jī)組汽流激振的特征，其故障分析要通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的記錄每次機(jī)組振動(dòng)的數(shù)據(jù)，連同機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀察曲線的變化趨勢(shì)和圍。通過(guò)改變升降負(fù)荷速率，從5T/h到50T/h的給水量逐一變化的過(guò)程，觀察曲線變化情況。通過(guò)改變汽輪機(jī)不同負(fù)荷時(shí)高壓調(diào)速汽門重調(diào)特性，消除氣流激振。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是確定機(jī)組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負(fù)荷變化率和避開產(chǎn)生汽流激振的負(fù)荷圍的方式來(lái)避免汽流激振的產(chǎn)生。 2.2.2轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機(jī)組異常振動(dòng)特征、原因與排除 轉(zhuǎn)子熱

34、變形引發(fā)的振動(dòng)特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機(jī)組冷態(tài)啟機(jī)定速后帶負(fù)荷階段，此時(shí)轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動(dòng)增大，同時(shí)可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機(jī)組異常振動(dòng)。轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時(shí)性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機(jī)理一樣，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都會(huì)產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。 與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會(huì)使兩端產(chǎn)生錐形運(yùn)動(dòng)，因而在軸向還會(huì)產(chǎn)生較大的工頻振動(dòng)。另外，轉(zhuǎn)軸彎曲時(shí)，由于彎曲產(chǎn)生的彈力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會(huì)有所抵消，轉(zhuǎn)軸的振幅在某個(gè)轉(zhuǎn)速下會(huì)有所減小，即在某個(gè)轉(zhuǎn)速上

35、，轉(zhuǎn)軸的振幅會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“凹谷”，這點(diǎn)與不平衡轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性有所不同。當(dāng)彎曲的作用小于不衡量時(shí)，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下；當(dāng)彎曲作用大于不平衡量時(shí)，振幅的減少就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。針對(duì)轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機(jī)組異常振動(dòng)。沒有了振動(dòng)力的產(chǎn)生機(jī)組也就不會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)。 2.2.3摩擦振動(dòng)的特征、原因與排除 摩擦振動(dòng)的特征：一是由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動(dòng)信號(hào)的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會(huì)出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時(shí)波形存在“削頂”現(xiàn)象。二是發(fā)生摩擦?xí)r，振動(dòng)的幅值和相位都具有波動(dòng)特性，波動(dòng)持續(xù)時(shí)間可能比較長(zhǎng)。摩擦嚴(yán)重時(shí)，幅值和相

36、位不再波動(dòng)，振幅會(huì)急劇增大。三是降速過(guò)臨界時(shí)的振動(dòng)一般較正常升速時(shí)大，停機(jī)后轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，測(cè)量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動(dòng)的機(jī)理：對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子來(lái)講，摩擦可以產(chǎn)生抖動(dòng)、渦動(dòng)等現(xiàn)象，但實(shí)際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。動(dòng)靜摩擦?xí)r圓周上各點(diǎn)的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側(cè)溫度高于輕摩擦側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，產(chǎn)生一個(gè)新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上引起振動(dòng)。 受迫振動(dòng)的特點(diǎn)是：振幅大小與激振力成正比；振動(dòng)頻率等于激振力的頻率；振動(dòng)相位于激振力的相位有關(guān)；作用在轉(zhuǎn)子上的不平衡力或力矩，不可能完全消除，只能設(shè)法減小。因此，機(jī)組的振動(dòng)不可避免，只要振幅不超過(guò)允許值，不影響安全運(yùn)

37、行。但軸承支撐剛度不足，可能使振幅放大，原來(lái)合格的振動(dòng)變?yōu)椴缓细?。第三?汽機(jī)振動(dòng)的影響因素輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的大小直接關(guān)系到機(jī)組能否安全運(yùn)行，而對(duì)于發(fā)電廠來(lái)說(shuō)安全就是最大的經(jīng)濟(jì)效益。引起機(jī)組振動(dòng)過(guò)大或者不正常的原因有很多，既有設(shè)計(jì)制造方面的原因，也有運(yùn)行方面的原因，還有安裝和檢修等方面的原因，下面就這幾個(gè)影響因素分別介紹。3.1、設(shè)計(jì)制造方面汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械，如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心不重合則會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)子的不平衡而產(chǎn)生一個(gè)離心力，這個(gè)離心力會(huì)對(duì)軸承產(chǎn)生一個(gè)激振力而使之引起機(jī)組振動(dòng)，如果這個(gè)離心力過(guò)大，則機(jī)組的振動(dòng)就會(huì)異常。所以，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在裝配時(shí)每裝配一級(jí)葉片都應(yīng)該對(duì)該級(jí)葉片進(jìn)

38、行動(dòng)平衡試驗(yàn)，整個(gè)轉(zhuǎn)子裝配完成后在出廠之前還應(yīng)該對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)子進(jìn)行低速和高速動(dòng)平衡，以確保轉(zhuǎn)子的不平衡量在一個(gè)合格的圍。在廠家制造過(guò)程中，產(chǎn)生汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡量較大的原因主要是機(jī)械加工精度不夠和裝配工藝質(zhì)量較差，所以必須提高機(jī)械加工精度，同時(shí)保證裝配質(zhì)量，從而才能保證轉(zhuǎn)子的原始不平衡量較小。另外，如果機(jī)組的設(shè)計(jì)不當(dāng)也會(huì)引起機(jī)組的振動(dòng)。例如，在設(shè)計(jì)階段機(jī)組支持軸承的選用也是非常重要的，如果軸承選取不當(dāng)，也會(huì)因?yàn)檩S承的穩(wěn)定性較差，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子哪怕是極小的不平衡量也會(huì)引起機(jī)組較大的振動(dòng)；軸承的油膜形成不好也極易誘發(fā)油膜振蕩而產(chǎn)生振動(dòng)。3.2、安裝和檢修方面3.2.1軸承的標(biāo)高不管是汽輪機(jī)還是發(fā)電機(jī)

39、轉(zhuǎn)子，其兩端都是由軸承支撐的，如果兩端的軸承標(biāo)高不在設(shè)計(jì)要求的圍，那么轉(zhuǎn)子兩端軸承的負(fù)荷分配就不合理。負(fù)荷較輕的一邊，軸瓦的油膜將會(huì)形成不好或者根本不能建立油膜，這樣就會(huì)誘發(fā)機(jī)組的自激振動(dòng)、油膜振動(dòng)和汽流激振等；而負(fù)荷較重的一邊，由于吃力太大，會(huì)引起軸瓦溫度升高，當(dāng)軸瓦烏金溫度達(dá)到一定值時(shí)，很容易產(chǎn)生軸瓦烏金過(guò)熱現(xiàn)象，從而造成機(jī)組的振動(dòng)。因此在汽輪發(fā)電機(jī)組大修或者安裝時(shí)，應(yīng)該根據(jù)制造廠家的技術(shù)要求，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)機(jī)組軸承標(biāo)高進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)整。因?yàn)橹圃鞆S家提供的數(shù)據(jù)是根據(jù)機(jī)組冷態(tài)時(shí)的情況再綜合一般機(jī)組受熱后膨脹的情況得出的，由于各臺(tái)機(jī)組的實(shí)際情況不盡一樣，因此受熱后的膨脹也不完全一樣，所以

40、必須結(jié)合各廠的實(shí)際情況對(duì)機(jī)組軸承標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。3.2.2軸承自身特性軸承自身特性對(duì)機(jī)組振動(dòng)的也會(huì)產(chǎn)生影響，主要包括軸瓦的緊力、頂隙和連接剛度等幾個(gè)方面。軸瓦緊力和頂隙主要影響軸承的穩(wěn)定性，如果軸承的穩(wěn)定性太差，在外界因素的影響下容易使機(jī)組振動(dòng)超標(biāo)。軸承的連接情況主要對(duì)軸承剛度產(chǎn)生影響，若軸承剛度不夠，在同樣大小的激振力下引起的振動(dòng)較大，所以必須將軸承各連接螺栓擰緊。在現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)由于連接螺栓未擰緊而引起振動(dòng)的現(xiàn)象。3.2.3機(jī)組中心嚴(yán)格來(lái)講，機(jī)組中心應(yīng)包括轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度、支撐轉(zhuǎn)子各軸承的標(biāo)高、軸系連接的同心度和平直度。關(guān)于軸承標(biāo)高對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響，前面已經(jīng)講到?，F(xiàn)重點(diǎn)介紹其它的兩個(gè)

41、方面：如果轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度偏差過(guò)大，則可能會(huì)引起汽流激振、電磁激振和動(dòng)靜碰磨。若發(fā)生碰磨，則會(huì)使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定普通強(qiáng)迫振動(dòng)。當(dāng)聯(lián)軸器法蘭外圓與軸頸不同心、聯(lián)軸器法蘭止口或螺栓孔節(jié)園不同心、端面瓢偏、連接螺栓緊力明顯不對(duì)稱時(shí)，不論圓周和端面中心數(shù)據(jù)調(diào)整的如何正確，當(dāng)把連接螺栓擰緊后，都會(huì)使軸系不同心和不平直。當(dāng)轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，軸系同心度和平直度會(huì)直接產(chǎn)生振動(dòng)的激振力，引起機(jī)組的振動(dòng)。3.2.4滑銷系統(tǒng)不論是汽輪機(jī)還是發(fā)電機(jī)，當(dāng)機(jī)組帶負(fù)荷受熱后都要產(chǎn)生膨脹，但是不能讓其自由膨脹，滑銷系統(tǒng)就是用于引導(dǎo)機(jī)組膨脹的。當(dāng)由于某種原因使滑銷系統(tǒng)卡澀時(shí)，機(jī)組的膨脹就會(huì)受到限制，當(dāng)機(jī)組的

42、膨脹受到限制時(shí)就會(huì)引起機(jī)組較大的振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)以至于不能開機(jī)或者引起動(dòng)靜碰磨，從而造成更大的破壞。由于膨脹受到限制而無(wú)法開機(jī)的現(xiàn)象在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常出現(xiàn)，因此在檢修和安裝期間應(yīng)該對(duì)此引起高度重視。3.2.5動(dòng)靜間隙汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸和汽、軸封之間以與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子之間都存在間隙。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸之間的間隙過(guò)大時(shí)，汽輪機(jī)效率會(huì)降低；當(dāng)汽輪機(jī)與軸封之間的間隙過(guò)大時(shí)可能會(huì)引起蒸汽外漏或者空氣漏，從而影響機(jī)組的效率和真空；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙過(guò)大時(shí)同樣會(huì)影響發(fā)電機(jī)的效率。但是，它們之間的間隙又不能過(guò)小，否則將引起動(dòng)靜碰磨，會(huì)使機(jī)組的振動(dòng)超標(biāo)。因此合理調(diào)整隔板汽封、端部汽封以與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙

43、是非常重要的。3.2.6轉(zhuǎn)子結(jié)垢機(jī)組在大修期間，一般都要對(duì)汽輪機(jī)葉片上的結(jié)垢進(jìn)行清理，在進(jìn)行除垢時(shí)應(yīng)該保證除垢方法的正確性，同時(shí)要注意對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)子都要進(jìn)行除垢，否則可能會(huì)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生新的質(zhì)量不平衡，這種現(xiàn)象曾經(jīng)在有的電廠發(fā)生過(guò)。3.2.7轉(zhuǎn)子中心孔現(xiàn)代汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子大軸大都留有中心孔，在中心孔兩端用堵頭封堵，在檢修期間如果不慎讓異物（包括油、水等）進(jìn)入中心孔，在轉(zhuǎn)子裝復(fù)回原后開機(jī)，機(jī)組肯定會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)異常的現(xiàn)象。3.2.8 活動(dòng)部件檢修期間如果有活動(dòng)部件進(jìn)入汽輪機(jī)，大修后開機(jī)活動(dòng)部件可能在汽流的沖擊下撞傷甚至損壞汽輪機(jī)葉片，從而造成嚴(yán)重的事故，并引發(fā)機(jī)組振動(dòng)；如果發(fā)電機(jī)存在活動(dòng)部件，一方面可能一起發(fā)電

44、機(jī)部短路，另一方面可能引起機(jī)組振動(dòng)的不穩(wěn)定，這將會(huì)對(duì)機(jī)組振動(dòng)的診斷帶來(lái)困難。3.3、運(yùn)行方面3.3.1 機(jī)組膨脹前面已經(jīng)講到，機(jī)組的滑銷系統(tǒng)對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響情況，而機(jī)組的膨脹是受其滑銷系統(tǒng)制約的。當(dāng)滑銷系統(tǒng)本身不存在問(wèn)題時(shí)，如果運(yùn)行人員操作不當(dāng)，機(jī)組也會(huì)出現(xiàn)膨脹不暢的問(wèn)題。最明顯的例子是在開機(jī)過(guò)程中，當(dāng)機(jī)組的暖機(jī)時(shí)間不夠或者升速加負(fù)荷過(guò)快，則機(jī)組各部分的膨脹就不一樣，這樣一方面會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，減少機(jī)組的壽命；另一方面就會(huì)引起過(guò)大的膨脹差，從而影響機(jī)組的開機(jī)過(guò)程。當(dāng)機(jī)組的膨脹不充分時(shí)，極易引起機(jī)組的動(dòng)靜碰磨而產(chǎn)生振動(dòng)。3.3.2 潤(rùn)滑油溫軸頸在軸瓦的穩(wěn)定性如何決定了機(jī)組誘發(fā)振動(dòng)的可能性有多大，當(dāng)穩(wěn)

45、定性太差時(shí)，外界因素的變化很容易引起機(jī)組振動(dòng)的產(chǎn)生。而潤(rùn)滑油在軸瓦形成的油膜如何又是影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的一個(gè)重要影響因素，油膜的形成除了與軸承烏金有關(guān)外，還有一個(gè)重要因素就是潤(rùn)滑油油溫，潤(rùn)滑油油溫應(yīng)該在一個(gè)合理的圍，過(guò)高過(guò)低都對(duì)油膜的形成不利。每一軸封的進(jìn)汽溫度都不一樣，在運(yùn)行規(guī)程所允許的圍調(diào)整軸封進(jìn)汽溫度會(huì)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)產(chǎn)生一定的影響。軸封進(jìn)汽溫度對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響主要表現(xiàn)為進(jìn)汽溫度對(duì)軸承座標(biāo)高的影響和溫度對(duì)端部汽封處動(dòng)靜間隙的影響，這兩方面對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響機(jī)理在前面已經(jīng)述與。第四章 常見的振動(dòng)故障的診斷4.1 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡：汽輪發(fā)電機(jī)組最常見的振動(dòng)故障，它約占了故障總數(shù)的80。隨著

46、制造廠加工、裝配精度以與電廠檢修質(zhì)量的不斷提高，這類故障的發(fā)生率正在逐漸減少。即使如此，質(zhì)量不平衡目前仍是現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組振動(dòng)的主要故障。質(zhì)量不平衡的一般特征：最關(guān)鍵的特征是：穩(wěn)定的工頻振動(dòng)在整個(gè)信號(hào)中占主要成分。工頻振幅為主的狀況應(yīng)該是穩(wěn)定的，這包括：各次啟機(jī)；升降速過(guò)程；不同的工況，如負(fù)荷、真空、油溫、氫壓、勵(lì)磁電流等。工頻振動(dòng)的相位同時(shí)也是穩(wěn)定的。第二個(gè)主要依據(jù)是這種狀況的重復(fù)性。汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡產(chǎn)生的原因有三個(gè)：原始不平衡；轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的部件飛脫、松動(dòng);轉(zhuǎn)子的熱彎曲。其中原始不平衡是主要原因。平衡質(zhì)量塊飛脫的一個(gè)案例:某電廠的200MW機(jī)組大修后啟機(jī)，3、4號(hào)軸承振動(dòng)大進(jìn)行動(dòng)平衡，接

47、長(zhǎng)軸聯(lián)軸器加重1600g，用兩個(gè)M14的螺釘固定，升速到2600rpm時(shí)，3號(hào)軸承附近發(fā)出一聲響聲，振動(dòng)增大，立即停機(jī)，發(fā)現(xiàn)平衡塊飛脫。2600rpm平衡塊飛前，3號(hào)軸振為 179mm14°，瓦振為 41mm69°，飛后3號(hào)軸振為 220mm60°，瓦振為 47 mm118°，平衡塊飛脫使得軸振和瓦振相位變化約60°，軸振振幅增加40mm，瓦振振幅增加 6mm。4.2 轉(zhuǎn)子的彎曲轉(zhuǎn)子熱彎曲引起的質(zhì)量不平衡的主要特征是工頻振動(dòng)隨時(shí)間的變化。隨機(jī)組參數(shù)的提高和高參數(shù)下運(yùn)行時(shí)間的延續(xù)，工頻振幅逐漸增大，相位也隨之緩慢變化，一定時(shí)間后這種變化趨緩，最終

48、基本不變。存在熱彎曲的轉(zhuǎn)子降速過(guò)程的振幅，尤其是過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振幅，要比轉(zhuǎn)子溫度低啟機(jī)升速時(shí)的振幅大。兩種情況下的波特圖可以用來(lái)判斷是否存在熱彎曲。為此有時(shí)需要安排專門的試驗(yàn)，機(jī)組不采用滑參數(shù)停機(jī)的方式，較快地減負(fù)荷，以觀察轉(zhuǎn)子溫度高的情況下降速過(guò)程的幅頻特性，和冷態(tài)啟機(jī)時(shí)進(jìn)行比對(duì)。一旦轉(zhuǎn)子溫度降低，轉(zhuǎn)子的彎曲會(huì)很快恢復(fù)。因此，測(cè)試必須在轉(zhuǎn)子彎曲沒有完全恢復(fù)前進(jìn)行。轉(zhuǎn)子熱彎曲產(chǎn)生的原因：新機(jī)轉(zhuǎn)子的熱彎曲一般來(lái)自材質(zhì)熱應(yīng)力。這種熱彎曲狀態(tài)是固有的。有時(shí)運(yùn)行原因也會(huì)導(dǎo)致熱彎曲。如：汽缸進(jìn)水、進(jìn)冷空氣、動(dòng)靜碰摩等。只要沒有使轉(zhuǎn)子發(fā)生永久塑性變形，這類熱彎曲都是可以恢復(fù)的，引起熱彎曲的根源消除后，工頻

49、振動(dòng)大的現(xiàn)象也會(huì)隨之自行消失。4.3 動(dòng)靜碰摩汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件與靜止部件的碰摩是運(yùn)行中常見故障。隨著現(xiàn)代機(jī)組動(dòng)靜間隙變小，碰摩的可能性隨之增加。碰摩使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生非常復(fù)雜的振動(dòng)，是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)發(fā)生失穩(wěn)的一個(gè)重要原因，輕者使得機(jī)組出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)，嚴(yán)重的可以造成轉(zhuǎn)軸永久性彎曲，甚至整個(gè)軸系毀壞。對(duì)碰摩的故障特征，進(jìn)行了許多研究，但是，這些研究結(jié)果和實(shí)際情況還有距離，因?yàn)橐粯拥奶卣鲗?duì)應(yīng)著許多其它的故障。碰摩的診斷是目前具有一定難度的主要振動(dòng)故障。每年全國(guó)都會(huì)有幾臺(tái)大機(jī)組發(fā)生動(dòng)靜碰摩而出現(xiàn)大振動(dòng)，但在處理過(guò)程中卻往往要走彎路。需要進(jìn)行多次開機(jī)，平衡加重或支撐加固，為此延誤數(shù)周已是常事。最終開缸檢查，方發(fā)現(xiàn)汽

50、封或通流部分已嚴(yán)重摩擦。碰摩原因：轉(zhuǎn)軸振動(dòng)過(guò)大。4.4 油膜失穩(wěn)和汽流激振這是一種自激振動(dòng)。自激振動(dòng)的發(fā)生以橫向振動(dòng)形式出現(xiàn)，以轉(zhuǎn)子的低階臨界轉(zhuǎn)速為振動(dòng)頻率，它的出現(xiàn)與轉(zhuǎn)速或負(fù)荷密切相關(guān)。維持這種振動(dòng)的能量來(lái)自于系統(tǒng)自身部的某種機(jī)制。自激振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)本質(zhì)上的區(qū)別在于：自激振動(dòng)中，維持振動(dòng)的擾動(dòng)力是由它自身的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生并受其控制的，一旦運(yùn)動(dòng)停止，擾動(dòng)力隨之消失；自激振動(dòng)以它本身的固有頻率振動(dòng)，與外界激振力頻率無(wú)關(guān)。強(qiáng)迫振動(dòng)中，持續(xù)作用的交變力獨(dú)立于運(yùn)動(dòng)存在著，即使振動(dòng)停止，它仍然會(huì)存在。系統(tǒng)振動(dòng)的頻率與交變作用力的頻率相等。膜失穩(wěn)和汽流激振4.5 結(jié)構(gòu)共振如果結(jié)構(gòu)系統(tǒng)存在和激振力一致的固有頻率

51、，發(fā)生共振現(xiàn)象，這就是結(jié)構(gòu)共振。汽輪發(fā)電機(jī)組的共振結(jié)構(gòu)通常有三種形式：l 轉(zhuǎn)子支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；l 轉(zhuǎn)子支撐缸體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；l 轉(zhuǎn)子支撐臺(tái)板結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。上述三種結(jié)構(gòu)形式中，如果支撐、缸體或臺(tái)板存在與轉(zhuǎn)子激振力一致的自振頻率，在一定條件下會(huì)發(fā)生共振。造成共振的激振力大多數(shù)來(lái)自于轉(zhuǎn)子的不平衡力，因此。共振頻率與轉(zhuǎn)速同頻。結(jié)構(gòu)共振的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)共振是小激振力的輸入產(chǎn)生高振幅的輸出。共振時(shí)的響應(yīng)取決于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的頻響特性，激振力的大小不起關(guān)鍵作用。機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使與轉(zhuǎn)子關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)自振頻率避開50Hz和其他一些特殊頻率點(diǎn)、頻率區(qū)，如發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)避開100Hz，汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)避開25Hz、100Hz等。結(jié)構(gòu)共

52、振的現(xiàn)場(chǎng)判斷方法：根據(jù)振幅轉(zhuǎn)速曲線中非臨界轉(zhuǎn)速的共振峰分析是否存在結(jié)構(gòu)共振造成的共振點(diǎn)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)頻響函數(shù)。 圖 4-1 斷裂軸 這種測(cè)試一般采用錘擊法。錘擊法使用裝有力傳感器的激振錘敲擊構(gòu)件，用數(shù)據(jù)記錄儀采集響應(yīng)信號(hào)并用頻譜分析儀作頻譜分析，確定結(jié)構(gòu)的固有頻率和有關(guān)的響應(yīng)特性。這是模態(tài)試驗(yàn)中的規(guī)方法。4.6 構(gòu)剛度不足結(jié)構(gòu)剛度不足是指機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)剛度過(guò)低。這里所說(shuō)的“剛度”，是廣義的，泛指轉(zhuǎn)子支撐-缸體-基礎(chǔ)整個(gè)系統(tǒng)的剛度。剛度不足多發(fā)生在低壓轉(zhuǎn)子。原因是：設(shè)計(jì)階段缺乏足夠的剛度校核。一方面，這種計(jì)算有一定的難度，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，計(jì)算中所要用到的一些系數(shù)目前尚缺少，如結(jié)合面剛度等；另一方面，

53、設(shè)計(jì)階段沒能進(jìn)行充分的試驗(yàn)。和結(jié)構(gòu)共振一樣，設(shè)計(jì)存在一定的盲目性，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性出現(xiàn)問(wèn)題。大機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承多是端蓋軸承，除了可能出現(xiàn)端蓋的結(jié)構(gòu)共振外，剛度設(shè)計(jì)不足也是可能發(fā)生的。汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子支承軸承通常位于前箱和中箱，箱式結(jié)構(gòu)一般不會(huì)出現(xiàn)剛度偏低的問(wèn)題。剛度不足不會(huì)成為機(jī)組振動(dòng)的直接原因。在不平衡量很小的情況下，只要沒有發(fā)生動(dòng)靜碰摩，即使支承剛度過(guò)低也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題。共振表現(xiàn)：在整個(gè)轉(zhuǎn)速圍的某一點(diǎn)或幾點(diǎn)瓦振絕對(duì)值增大，軸振與瓦振之比減??；剛度低的表現(xiàn)：振動(dòng)在整個(gè)可變化的轉(zhuǎn)速圍偏大。但一般偏大的量不明顯，且往往無(wú)從比較，實(shí)際中較難認(rèn)定。可能使瓦振接近或大于軸振。而且它應(yīng)該是同一類型

54、機(jī)組的通病。真空、排汽缸溫度、支承系統(tǒng)熱狀態(tài)等參數(shù)變化時(shí)，軸承座絕對(duì)標(biāo)高或轉(zhuǎn)軸相對(duì)軸瓦垂直位置會(huì)發(fā)生變化。在無(wú)精確測(cè)量軸承座絕對(duì)標(biāo)高手段的條件下，要想準(zhǔn)確地對(duì)剛度低做出判斷是不不易的。4.7 聯(lián)軸器不對(duì)中聯(lián)軸器不對(duì)中是汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)常見故障。聯(lián)軸器不對(duì)中是指相鄰兩根轉(zhuǎn)軸軸線不在同一直線上；或不是一條連續(xù)的光滑曲線，在聯(lián)軸器部位存在拐點(diǎn)或階躍點(diǎn)。聯(lián)軸器有三種不對(duì)中：平行不對(duì)中、角度不對(duì)中、綜合不對(duì)中。它們會(huì)給機(jī)組帶來(lái)下列后果：轉(zhuǎn)子連接處將產(chǎn)生兩倍頻作用的彎矩和剪切力；相鄰軸承將承受工頻徑向作用力。兩種力的作用都將使轉(zhuǎn)軸的軸承受力情況惡化，對(duì)結(jié)構(gòu)和安全產(chǎn)生不利影響。4.8 裂紋轉(zhuǎn)子汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)

55、子出現(xiàn)裂紋的故障不多見，但仍偶有發(fā)生。這種故障一旦開始出現(xiàn)，對(duì)設(shè)備的威脅十分大。近些年來(lái)，國(guó)外已經(jīng)發(fā)生了30多臺(tái)大型汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸裂紋事故，其中有些是災(zāi)難性的。轉(zhuǎn)子裂紋產(chǎn)生的原因多是疲勞損傷。運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的老機(jī)組，由于應(yīng)力腐蝕，會(huì)在轉(zhuǎn)子原本存在誘發(fā)點(diǎn)的位置產(chǎn)生微裂紋，其后隨著環(huán)境因素的持續(xù)作用，微裂紋逐漸擴(kuò)展，發(fā)展為宏裂紋。原始的誘發(fā)點(diǎn)通常出現(xiàn)在應(yīng)力高且材料有缺陷的地方，如軸上應(yīng)力集中點(diǎn)、加工時(shí)留下的刀痕、劃傷處、材質(zhì)存在微小缺陷的部位等。隨著機(jī)組使用壽命的延長(zhǎng)和很多機(jī)組被用做調(diào)峰，轉(zhuǎn)軸疲勞損傷急劇，裂紋出現(xiàn)的可能性在增加4.9 斷軸故障轉(zhuǎn)子在薄弱環(huán)節(jié)因裂紋等原因，使軸突然折斷的嚴(yán)重事故。轉(zhuǎn)子的

56、薄弱部位有：中心孔、鍛件的宏觀縮孔和夾雜聚結(jié)區(qū)，軸頸、軸身表面的溝槽、與葉輪套裝的邊緣和聯(lián)軸器螺栓等。斷軸往往是從這些薄弱環(huán)節(jié)開始的。斷軸起因：主要是材料缺陷，另還有腐蝕疲勞、疲勞損傷、過(guò)載損壞和熱疲勞等幾種。過(guò)載損壞：因?qū)嶋H載荷超過(guò)材料的屈服極限，使軸進(jìn)人塑性失穩(wěn)狀態(tài)而斷軸。如超速、軸系共振、油膜振蕩、電氣故障引起的巨大沖擊扭矩和汽缸進(jìn)水均會(huì)使軸的載荷明顯升高。過(guò)載損壞主要發(fā)生于聯(lián)軸器螺栓和軸頸處，斷口周圍有明顯的宏觀塑性變形。選用優(yōu)質(zhì)大鍛件材料為了降低鍛件中的氫和氧含量，應(yīng)進(jìn)行真空去氣處理；另外，為了降低材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度和提高斷裂韌性，應(yīng)對(duì)鍛件進(jìn)行水淬火熱處理。合理設(shè)計(jì)軸結(jié)構(gòu)，減小應(yīng)力集中改善機(jī)組的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，防止軸系失穩(wěn)、超速和汽缸進(jìn)水，還要防