汽輪發(fā)電機組振動監(jiān)測

2023/2/5汽輪發(fā)電機組振動監(jiān)測目錄汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點1GME系統(tǒng)2汽機振動監(jiān)測要點3現(xiàn)場測量及故障分析4Q&A5一.汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點一.汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點半速機與全速機汽機正常運行功率轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率一致，稱為全速機汽機正常運行功率轉(zhuǎn)速是電網(wǎng)頻率的一半，稱為半速機電網(wǎng)頻率？Hz全速機？rpm半速機？rpm一.汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點半速機的特點：實現(xiàn)長葉片設(shè)計：圓周速度小，應(yīng)力小，葉片可靠性高；葉型效率高：頂部間隙相對葉片長度較??；排汽面積增加，余速損失降低；體積大、重量大、轉(zhuǎn)動慣量大，對激振力不敏感；制造工藝要求高，轉(zhuǎn)子多采用拼接方式；熱慣性大，運行靈活性差。核電汽輪機的特點：受限于反應(yīng)堆熱工參數(shù)，新蒸汽參數(shù)（溫度、壓力）低，焓降小，流量大；工作在濕蒸汽區(qū)。一.汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點ThinkTime為什么我們要使用半速機？提示：往機組功率方面考慮一.汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點全速機和半速機的運用全速機：大亞灣、嶺澳一期半速機：嶺澳二期、紅沿河、寧德、臺山一.汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點汽輪發(fā)電機組總體布置紅沿河汽機組成：高中壓缸HIP、低壓缸LP×3、發(fā)電機，刷勵機從前（HIP端）至后（勵磁端）共6個軸承座，1個推力軸承，10個支撐軸承（1~10號）。一.汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點大亞灣及嶺澳一期：一.汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點嶺澳二期重！一.汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點3.“彈性基礎(chǔ)”

紅沿河發(fā)電機組汽機廠房16.20m基礎(chǔ)平臺底部全部由彈簧組支撐，承擔(dān)基礎(chǔ)平臺傳遞的全部負荷。彈簧隔振器的作用：隔離來自于上部的汽機運行產(chǎn)生的振動，使得下部基礎(chǔ)免遭振動帶來的損壞；使得地面地震加速度傳給汽機軸承的響應(yīng)加速度的放大倍數(shù)大大減少，保護汽機軸系；降低汽機基礎(chǔ)的固有頻率（常規(guī)汽機基礎(chǔ)的固有頻率約18.6Hz，彈性基礎(chǔ)約3.0Hz），以達到遠離半速機25Hz運行頻率的目的。一.汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點一.汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點支撐軸承軸承工作原理：一.汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點嶺澳一期：圓筒瓦軸承一.汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點嶺澳二期：三油楔可傾瓦特點：具有可調(diào)心功能、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性高，成本高，工藝要求高，適用于支承重型轉(zhuǎn)子。一.汽輪機組的結(jié)構(gòu)與特點為什么要采用彈簧隔振器？思考：嶺澳一期汽輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向是順時針，使用的是“圓筒瓦”軸承，機組運行時，轉(zhuǎn)子的中心相對靜止?fàn)顟B(tài)向左上方向偏移。嶺澳二期汽輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向是逆時針，使用“三油楔可傾瓦”軸承，機組運行時，轉(zhuǎn)子的中心相對靜止?fàn)顟B(tài)也是向左上方偏移。Why？ThinkTime二.GME系統(tǒng)二.GME系統(tǒng)汽機監(jiān)測系統(tǒng)，即GME系統(tǒng)反映的數(shù)據(jù)時判斷汽輪機狀況的主要依據(jù)。通過GME系統(tǒng)，可以得到：高壓缸缸壁溫度高、低壓轉(zhuǎn)子偏心高壓缸絕對膨脹高壓轉(zhuǎn)子差脹低壓轉(zhuǎn)子差脹軸承振動及軸振動推力軸承磨損二.GME系統(tǒng)軸振測點名稱振動限值報警值停機值GME001/002MV1號軸承垂直/水平軸振90μm130μmGME006/007MV2號軸承垂直/水平軸振GME101/102MV3號軸承垂直/水平軸振GME106/107MV4號軸承垂直/水平軸振GME201/202MV5號軸承垂直/水平軸振GME206/207MV6號軸承垂直/水平軸振GME301/302MV7號軸承垂直/水平軸振GME306/307MV8號軸承垂直/水平軸振GME401/402MV9號軸承垂直/水平軸振GME406/407MV10號軸承垂直/水平軸振軸振探頭安裝在相應(yīng)軸承的內(nèi)側(cè)，使用電渦流傳感器實現(xiàn)非接觸式振動測量，每個軸承安裝兩個軸振探頭，安裝在垂直和水平方向。二.GME系統(tǒng)2.軸承振動測點名稱振動限值報警值停機值GME003/004MV1號軸承水平/垂直瓦振暫無GME008/009MV2號軸承水平/垂直瓦振GME103/104MV3號軸承水平/垂直瓦振GME108/109MV4號軸承水平/垂直瓦振GME203/204MV5號軸承水平/垂直瓦振GME208/209MV6號軸承水平/垂直瓦振GME303/304MV7號軸承水平/垂直瓦振GME308/309MV8號軸承水平/垂直瓦振GME403/404MV9號軸承水平/垂直瓦振GME408/409MV10號軸承水平/垂直瓦振軸承振動探頭安裝在相應(yīng)軸承上方的軸承座上蓋，測量由于軸承振動引起的軸承座測量點處的水平和垂直方向的振動，大亞灣及嶺澳一期使用速度傳感器，嶺澳二期使用加速度傳感器。二.GME系統(tǒng)嶺澳二期傳感器安裝位置比較大亞灣嶺澳一期二.GME系統(tǒng)ThinkTime大亞灣軸振傳感器布置在左右兩側(cè)45°的原因，以及嶺澳二期變更的原因。提示：與軸承的結(jié)構(gòu)及工作原理有關(guān)二.GME系統(tǒng)二.GME系統(tǒng)TDM系統(tǒng)簡介

TDM系統(tǒng)是嶺澳二期使用的一套汽機在線振動監(jiān)測與故障診斷軟件。

TDM系統(tǒng)的功能包括：在線監(jiān)測顯示功能；歷史數(shù)據(jù)分析功能；報表輸出功能；專家系統(tǒng)功能。

TDM系統(tǒng)中可以輸出趨勢圖、波德圖、極坐標(biāo)圖、頻譜圖、瀑布圖、軸心軌跡圖等，有較為全面的振動信息，并在專家系統(tǒng)中提供了振動故障診斷及動平衡計算的功能。三.汽機振動監(jiān)測要點三.汽機振動監(jiān)測要點振動故障的診斷和現(xiàn)場平衡都是以測量數(shù)據(jù)為依據(jù)的，因此振動測量是處理振動問題的基礎(chǔ)。汽輪發(fā)電機組振動測量的要求：汽輪發(fā)電機組的振動90%屬于強迫振動，它的頻率為基頻（1X），所以基頻振動在測量中占有主要地位；專業(yè)測量的振動表必須有頻譜分析功能；必須有測量相位的功能；測量工作量大，還受到現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境和時間的制約，因此必須有周密的計劃。一般測量與重點測量相結(jié)合！三.汽機振動監(jiān)測要點測量參數(shù)振動相關(guān)參數(shù)：振幅頻率相位相關(guān)參數(shù)：轉(zhuǎn)速時間有功負荷發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流其他三.汽機振動監(jiān)測要點沖轉(zhuǎn)過程的測量沖轉(zhuǎn)指的是汽輪機轉(zhuǎn)速由0rpm提升至工作轉(zhuǎn)速的過程，在此過程中我們主要關(guān)注的是低速時軸的振動值、過臨界時的振動情況，以及防止不當(dāng)?shù)牟僮饕鸬倪^高振動。低轉(zhuǎn)速（小于400/500rpm）偏移：因機械的、電磁的、材料的因素引起的非振動偏差。晃度：轉(zhuǎn)子存在彎曲，振動顯示以1X為主。三.汽機振動監(jiān)測要點臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)子-支撐系統(tǒng)產(chǎn)生共振的轉(zhuǎn)速。特點：1X振幅最大，相位變化最快每一根轉(zhuǎn)子都有其臨界轉(zhuǎn)速一些發(fā)電機轉(zhuǎn)子存在“副臨界轉(zhuǎn)速”，與平衡無關(guān)臨界轉(zhuǎn)速一階二階三階四階五階設(shè)計臨界890964105510971804對應(yīng)轉(zhuǎn)子GEN一階HIP一階LP1一階LP2一階GEN二階實測臨界967975/9851065/11001145/1175嶺澳二期汽機臨界轉(zhuǎn)速實測三.汽機振動監(jiān)測要點定速后的測量此時機組維持空轉(zhuǎn)，不并網(wǎng)，發(fā)電機不投勵磁，重點考察：軸系平衡情況如果基頻振動大，且振幅和相位基本穩(wěn)定，很有可能存在不平衡。其他故障其他故障在定速后也可以反映，如油膜振蕩、動靜摩擦，轉(zhuǎn)子的熱彎曲和缸體的膨脹問題，這些故障的共同特點是使振動不穩(wěn)定。對于定速后振動不穩(wěn)定的現(xiàn)象，一般還需要在帶負荷后進一步觀察。三.汽機振動監(jiān)測要點升負荷過程機組并網(wǎng)后負荷提升的過程。此過程中出現(xiàn)的振動問題往往與機組的熱狀態(tài)有關(guān)，如轉(zhuǎn)子熱彎曲、汽缸的熱膨脹等；還有一類與負荷的大小有關(guān)，如聯(lián)軸器傳遞扭矩不均勻、氣流激振等。此階段的振動測量要特別注意與振動與相關(guān)參數(shù)的關(guān)系，如轉(zhuǎn)子溫度、勵磁電流等。停機過程的測量停機過程的測量重點與沖轉(zhuǎn)過程類似，將大修前后汽機停機、啟動過程中汽機的振動狀態(tài)進行比較，還有助于分析維修活動對機組振動水平的影響。三.汽機振動監(jiān)測要點振動圖波德圖ThinkTimebegins...三.汽機振動監(jiān)測要點趨勢圖三.汽機振動監(jiān)測要點極坐標(biāo)圖三.汽機振動監(jiān)測要點頻譜圖三.汽機振動監(jiān)測要點瀑布圖三.汽機振動監(jiān)測要點軸心軌跡圖Time'sup四.現(xiàn)場振動測量及故障分析四.現(xiàn)場振動測量及故障分析1.日常監(jiān)測日常振動監(jiān)測的工作包括每周振動巡檢、每兩月GME系統(tǒng)汽機振動測量以及汽機振動狀況出現(xiàn)變化時的分析評價。每周振動巡檢時，性能試驗人員在主控室KIT（或KIC、TDM）系統(tǒng)上查看汽輪發(fā)電機組振動信息，并打印收集。每兩個月，性能試驗人員取得PI票，攜帶Datapac2500數(shù)采器，在電氣廠房L607（1號機）及L647（2號機）房間GME001AR主汽輪機監(jiān)測柜上，取振動信號。日常監(jiān)測完成測量后，參考振動標(biāo)準(zhǔn)，分析試驗結(jié)果；必要時，結(jié)合運行工況，通過對負荷、勵磁電流及頻譜等進行綜合分析，尋找振動原因。

在實際工作中，汽機振動監(jiān)測的內(nèi)容主要是日常振動監(jiān)測及啟停機期間振動監(jiān)測。四.現(xiàn)場振動測量及故障分析2.機組啟停振動監(jiān)測本試驗涉及的機組狀態(tài)包括：汽輪發(fā)電機組大修前或其他情況的打閘停機過程；汽輪發(fā)電機組大修后或其他情況的沖轉(zhuǎn)升速過程；汽輪發(fā)電機組升、降功率過程；汽輪發(fā)電機組某一穩(wěn)定功率平臺?，F(xiàn)場測量分為兩部分：15.4m電器廠房處的數(shù)據(jù)采集以及16.0m汽機平臺上的振動測量。四.現(xiàn)場振動測量及故障分析四.現(xiàn)場振動測量及故障分析四.現(xiàn)場振動測量及故障分析提醒：機組啟停期間振動監(jiān)測工作時間持續(xù)時間長，內(nèi)容枯燥；現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，噪聲大、溫度高，設(shè)備敏感性高。需注意人身及設(shè)備的安全。四.現(xiàn)場振動測量及故障分析3.簡單故障分析故障診斷是依據(jù)振動特診及相關(guān)信息確定振動的原因。振動按其產(chǎn)生的原因可以分為自由振動、強迫振動和自激振動三類。由于阻尼的存在，自由振動會很快衰減，在研究轉(zhuǎn)子的彎曲振動時一般不考慮自由振動問題，因此本部分討論的故障總體上只有強迫振動和自激振動兩類。統(tǒng)計結(jié)果顯示：在機組總的振動故障中，普通強迫振動占60%以上，非定常強迫振動約占30%，自激振動不到10%。分類故障頻率趨勢特征相關(guān)特征普通強迫振動質(zhì)量不平衡1X振動是穩(wěn)定的剛度降低1X結(jié)合面差別振動大多發(fā)生在落地軸承共振1X轉(zhuǎn)速接近3000r/min時軸承座振動急劇上升不對中1X晃度大非定常強迫振動轉(zhuǎn)子熱彎曲1X振動與轉(zhuǎn)子溫度有關(guān)發(fā)電機熱彎曲1X振動與勵磁電流有關(guān)中心孔進油1X振動隨轉(zhuǎn)子溫度增大轉(zhuǎn)子兩端有足夠溫差，低溫端為常溫動靜摩擦1X振動波動，有時會發(fā)散與負荷無關(guān)。多出現(xiàn)在檢修后轉(zhuǎn)子活動部件1X歷次啟動振幅和相位再現(xiàn)性差多發(fā)生在有內(nèi)腔的聯(lián)軸器裂紋轉(zhuǎn)子1X振幅和晃度經(jīng)常增大，需要經(jīng)常平衡聯(lián)軸器螺栓松動1X晃度變化振動與負荷相關(guān)松動多發(fā)生在電氣擾動或大負荷膨脹不暢1X定速后軸承座振動逐漸上升發(fā)生在長期停運后。膨脹或脹差不正常自激振動油膜振蕩1/2X或ω1突變與負荷關(guān)系不大氣流激振1/2X突變高負荷出現(xiàn)，發(fā)生在高壓轉(zhuǎn)子其他高次諧波高頻突變多為軸承缺陷分諧波分頻突變多為軸承缺陷電磁振動2X隨電流或電壓突變發(fā)生在發(fā)電機截面不對稱2X1/2臨界轉(zhuǎn)速共振發(fā)生在發(fā)電機五.Q&AQuestionTime1.什么是半速機，什么是全速機？2.紅沿河汽輪機組有哪幾個主要部分組成？畫出其簡單的基本組成結(jié)構(gòu)示意圖。3.彈簧隔振器的作用是什么？安裝位置？4.大亞灣核電機組大軸的支撐軸承是什么類型？如何布置

?嶺澳二期？5.軸承的工作原理是什么？6.紅沿河GME系統(tǒng)布置有幾個軸振傳感器？幾個軸承振動傳感器？畫出其安裝位置。7.汽機振動分析所需監(jiān)測的主要參數(shù)有哪些？8.啟停過程振動監(jiān)測的要點。9.什么是波德圖？從一副機組升轉(zhuǎn)速過程的波德圖中可以了解什么信息？10.列舉7種常見的汽機振動故障。補充：汽機故障分析轉(zhuǎn)子HIPLP1LP2LP3GENEXC一階1690～17101690～17101690～1710780～8001020～1100二階2290～2310ThinkTime大亞灣及嶺澳汽機臨界轉(zhuǎn)速這張圖說明機組出現(xiàn)了什么故障？故障出現(xiàn)在哪個部位？治理前治理后D106大修后初帶負荷的階段，10、11號軸振一直呈上升趨勢，19：00之后已經(jīng)到達報警值。20：00左右超過200um。當(dāng)時發(fā)現(xiàn)氫溫報警（超過70°）。開啟冷卻閥門氫溫降低到40°，10、11號軸振也下降到65um和104um。機組存在什么問題？表12、晃度軸承3456786月7日啟動6∠1353∠3376∠2236∠2777∠2875∠516月8日停機20∠17810∠17964∠35832∠18211∠29111∠10暖機后再啟動12∠1072∠1223∠3475∠3227∠2548∠67L101大修升負荷的過程中，2003年6月7日8：30左右6號振動開始上升，9：20達到最大值188μm，此后開始緩慢回落，13：00恢復(fù)正常。在此過程中1~12軸承的振動全面上升。6月8日在負荷穩(wěn)定在200MW的運行過程中，6：00之后6號振動開始上升，7：30達到跳機值250μm，打閘停機。啟、停機過程測量到的晃度值（500r/min測量）如表12所示。可以