第五講汽輪機振動監(jiān)視

第五講汽輪機振動監(jiān)視第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四ISO汽輪機振動評價標準(雙振幅)um汽輪機轉(zhuǎn)速rpm優(yōu)秀良好合格瓦振軸振瓦振軸振瓦振軸振1500100120200240320385300080100165200260320第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四美國西屋公司和GE公司標準um 良好報警跳閘軸振<75>125>250第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四振動的分類:振動橫振扭振徑向振動軸向振動水平振動垂直振動第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四一、機組振動原因、危害及應(yīng)采取的措施（一）汽輪機發(fā)生振動的原因汽輪機組在啟停和運行中產(chǎn)生不正常的振動是比較普遍的現(xiàn)象，而且是一個嚴重的問題。產(chǎn)生振動的原因是多種多樣的，可以是某一個因素引起的，也可以是多方面的因素引起的。一般說來，有以下幾個方面的原因。1．由于機組運行中中心不正而引起振動（1）汽輪機啟動時，如暖機時間不夠，升速或加負荷太快，將引起汽缸受熱膨脹不均勻，或者滑銷系統(tǒng)有卡澀(設(shè)計、安裝、運行原因)，使汽缸不能自由膨脹，均會使汽缸對轉(zhuǎn)子發(fā)生相對歪斜，機組產(chǎn)生不正常的位移，造成振動。第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四在機組升速過程中，應(yīng)嚴格監(jiān)視各軸承的振動。對200MW機組在升至臨界轉(zhuǎn)速以前，軸承振動應(yīng)不超過0.03mm，否則應(yīng)立即打閘停機。在通過臨界轉(zhuǎn)速時，振動不超過0.1mm，否則就立即打閘停機。通過臨界轉(zhuǎn)速后振動一般不超過0.03mm，最大不超過0.05mm。當發(fā)現(xiàn)機組內(nèi)部有異聲或振返回突然增大到0.05mm，則立即打閘停機，檢查原因。第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四（2）機組在運行中，若真空下降，將使排汽溫度升高，后軸承上抬，因而破壞機組的中心，引起振動。（鼓風、落地軸承）（3）靠背輪安裝不正確，中心沒找準，因此運行時產(chǎn)生振動，且此振動是隨負荷的增加而增加。（4）機組在進汽溫度超過設(shè)計規(guī)范的條件下運行，將使其膨脹差和汽缸變形增加，如高壓軸封向上抬起等。這樣，會造成機組中心移動超過允許限度，引起振動。第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四2．由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡而引起振動（1）運行中葉片折斷、脫落或不均勻磨損、腐蝕、結(jié)垢，使轉(zhuǎn)子發(fā)生質(zhì)量不平衡。（2）轉(zhuǎn)子找平衡時，平衡質(zhì)量選擇不當或安放位置不當、轉(zhuǎn)子上某些零件松動、發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈松動或不平衡等，均會使轉(zhuǎn)子發(fā)生質(zhì)量不平衡。由于上述兩方面的原因轉(zhuǎn)出現(xiàn)質(zhì)量不平衡時，則轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，就要受到一次不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力的沖擊，這種離心力周期作用的結(jié)果，就產(chǎn)生振動。第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四3．由于轉(zhuǎn)子發(fā)生彈性彎曲而引起振動轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲，即使不引起汽輪機動靜部分之間的摩擦，也會引起振動。其振動特性和由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起振動的情況相似，不同之處是這種振動較顯著地表現(xiàn)為軸向振動，尤其當通過臨界轉(zhuǎn)速時，其軸向振幅增大得更為顯著。4．由于軸承油膜不穩(wěn)定或受到破壞而引起振動油膜不穩(wěn)定或破壞，將會使軸瓦烏金很快燒毀，進而引起因受熱而使軸頸彎曲，以致造成劇烈的振動。第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四5．由于汽輪機內(nèi)部發(fā)生摩擦而引起振動工作葉片和導(dǎo)向葉片相摩擦，以及通汽部分輻向間隙不夠或安裝不當；隔板彎曲，葉片變形，推力軸承工作不正?；虬仓貌划?，軸頸與軸承烏金側(cè)向間隙太小，等等，均會引起摩擦，進而造成振動。6．由于水沖擊而引起振動 當蒸汽帶水進入汽輪機內(nèi)發(fā)生水沖擊時，將造成轉(zhuǎn)子軸向推力增大和產(chǎn)生很大的不平衡扭力，進而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生劇烈的振動，甚至燒毀推力瓦。第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四7．由于發(fā)電機內(nèi)部故障而引起振動如發(fā)電機轉(zhuǎn)子與靜子之間的空氣不均勻、發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈短路等，均會引起機組振動。8．由于汽輪機機械安裝部件松動而引起振動 汽輪機外部零件如地腳螺絲、基礎(chǔ)等松動，將會引起振動。

第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四（二）汽輪機振動過大的危害和監(jiān)視措施

汽輪機運行中振動大小，是機組安全與經(jīng)濟運行的重要指標，也是判斷機組檢修質(zhì)量的重要指標。 汽輪機運行中振動大，可能造成以下的危害和后果：（1）端部軸封磨損。低壓端部軸封磨損，密封作用被破壞，空氣漏入低壓汽缸中，因而破壞真空；高壓端部軸封磨損，自高壓缸向外漏汽增大，會使轉(zhuǎn)子軸頸局部受熱而發(fā)生彎曲，蒸汽進入軸承中使?jié)櫥蛢?nèi)混入水分，破壞了油膜，并進而引起軸瓦烏金熔化。同時，漏汽損失增大，還會影響機組的經(jīng)濟性。第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四（2）隔板汽封磨損。隔板汽封磨損嚴重時，將使級間漏汽增大，除影響經(jīng)濟性外，還會增加轉(zhuǎn)子上的軸向推力，以致引起推力瓦烏金熔化。（3）滑銷磨損?；N嚴重磨損時，會影響機組的正常熱膨脹，從而會進一步引起更嚴重的事故。（4）軸瓦烏金破裂，緊固螺釘松脫、斷裂。（5）轉(zhuǎn)動部件材料的疲勞強度降低，將引起葉片、輪盤等損壞。（6）調(diào)速系統(tǒng)不穩(wěn)定。調(diào)速系統(tǒng)不穩(wěn)定，將引起調(diào)速系統(tǒng)事故。（7）危急遮斷器誤動作。（8）發(fā)電機勵磁機部件松動、損壞。第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四 由上述可見，汽輪機運行中發(fā)生振動，不僅會影響機組的經(jīng)濟性，而且會直接威脅機組的安全運行。因此，在汽輪機啟停和運行中，對軸承和大軸的振動必須嚴格進行監(jiān)視。如振動超過允許值，應(yīng)及時采取相應(yīng)措施，以免造成事故。為此，一般汽輪機都裝設(shè)軸承振動測量裝置和大軸振動測量裝置，用于監(jiān)視機組振動情況。當振動超過允許極限時，就發(fā)出聲光報警信號，以提醒運行人員注意，或者同時發(fā)生脈沖信號去驅(qū)動保護控制電路，自動關(guān)閉主汽門等，實行緊急停機，以保護機組的安全。第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四二、汽輪機主軸彎曲的原因、危害與監(jiān)視（一）機組主軸彎曲的原因 汽輪機組啟動、停機或運行過程中的主軸彎曲現(xiàn)象是經(jīng)常發(fā)生的，這是由于轉(zhuǎn)子和汽缸各部件的加熱或冷卻程度不同，形成一定的溫差。轉(zhuǎn)子暫時性的熱彎曲稱彈性彎曲，這種彎曲一般通過正確盤車和暖機是可以消除的。但是，轉(zhuǎn)子與汽封之間產(chǎn)生嚴重徑向摩擦，汽缸進水，上下缸溫差過大，軸封或隔板汽封間隙調(diào)整不當，汽缸加熱裝置使用不當?shù)?，都會使主軸產(chǎn)生永久性彎曲，即轉(zhuǎn)子完全冷卻后仍存在彎曲。此時，只能停機進行直軸。如果仍繼續(xù)運行，則會造成設(shè)備的嚴重損壞，如通流部分嚴重磨損、汽封片推倒損壞、推力瓦損傷等惡性事故發(fā)生。第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四 在汽輪機啟動、運行和停機過程中，主軸彎曲的原因可概括為下述幾個方面：1、由于主軸與靜止部件發(fā)生摩擦引起彎曲 主軸與靜止部件發(fā)生摩擦，在摩擦地點附近，主軸因摩擦發(fā)生高熱而膨脹，產(chǎn)生反向壓縮應(yīng)力，促使軸彎曲。 當反向壓縮應(yīng)力小于主軸材料的彈性極限時，冷卻后軸仍能伸直恢復(fù)原狀，在以后正常運行中不會再出現(xiàn)彎曲，此種彎曲叫做彈性彎曲。若反向壓縮應(yīng)力大于材料彈性極限，軸彎曲后在冷卻時也不能再伸直恢復(fù)原狀，此種彎曲叫做永久彎曲。此時，就得進行直軸工作。第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四2、由于制造或安裝不良引起軸彎曲 在制造過程中，因熱處理不當或加工不良，主軸內(nèi)部還存在著殘余應(yīng)力。在主軸裝入汽缸后運行過程中，這種殘余應(yīng)力會局部或全部消失，致使軸彎曲。 在安裝或換裝葉輪時，安裝不當或葉輪加熱變形，因膨脹不均勻而使主軸發(fā)生彎曲。第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四3、由于檢修不良引起軸彎曲（1）通流部分軸向間隙調(diào)整不合適，使隔板與葉輪或其它部分在運行中發(fā)生單面摩擦，軸產(chǎn)生局部過熱而造成彎曲。（2）軸封、隔板汽封間隙過小或不均勻，啟動后與軸發(fā)生摩擦而造成軸彎曲。（3）轉(zhuǎn)子中心沒有找正，滑銷系統(tǒng)沒有清理干凈，或者轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡沒有消除等原因，在啟動過程中產(chǎn)生較大的振動，使主軸與靜止部件發(fā)生摩擦而彎曲。（4）汽封門或調(diào)速汽門檢修質(zhì)量不良，有漏氣，于是汽輪機在停機過程中，因蒸汽漏入機內(nèi)使軸局部受熱而彎曲。第十八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四4、由于運行操作不當引起軸彎曲（1）汽輪機轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)后，由于汽缸與轉(zhuǎn)子冷卻速度不一致，以及下汽缸比上汽缸冷卻速度快，形成了上下一定的溫差，因而轉(zhuǎn)子上部較下部熱，轉(zhuǎn)子下部收縮得快，致使軸向上彎曲。此種彎曲屬于彈性彎曲，等到汽缸冷卻到上下汽缸溫度相同時，轉(zhuǎn)子又伸直，恢復(fù)原狀。（2）停機后，軸彈性彎曲尚未恢復(fù)原狀又再次啟動，而暖機時間又不夠，軸仍處于彈性彎曲狀態(tài)，這樣啟動后就會發(fā)生振動。嚴重時主軸與軸封片發(fā)生摩擦，使軸局部受熱產(chǎn)生不均勻的熱膨脹，引起永久彎曲變形。（3）在汽輪機啟動時，轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動就向軸封送汽暖機，或啟動時抽真空過高使進入軸封的蒸汽過多，送汽時間過長等，均會使汽缸內(nèi)部形成上熱下冷，轉(zhuǎn)子受熱不均而產(chǎn)生彎曲變形。（4）運行中發(fā)生水沖擊，轉(zhuǎn)子推力增大和產(chǎn)生很大的不平衡扭力，使轉(zhuǎn)子劇烈振動，并使隔板與葉輪、動葉與靜葉之間發(fā)生摩擦，進而引起軸彎曲。第十九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四（二）汽輪機主軸彎曲的危害和監(jiān)視措施 汽輪機在啟動、運行和停機過程中，主軸發(fā)生彎曲的原因是多種多樣的。當主軸發(fā)生彎曲時，其重心偏離機組運轉(zhuǎn)的中心，于是在轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)時就會產(chǎn)生離心力和振動。當軸彎曲嚴重時，汽封徑向間隙將消失，就會引起動靜部件相碰撞，以致造成損壞機組事故。若軸彎曲過大，會形成永久彎曲，此事故就大了，這時就得進行直軸。因此汽輪機在啟動、運行和停機過程中，必須嚴格監(jiān)視主軸的彎曲情況。 監(jiān)視主軸彎曲最簡單的方法是在軸端裝一塊千分表，檢測轉(zhuǎn)子的晃動度，晃動度的一半稱為軸的彎曲度，也叫做軸的偏心度或撓度。

第二十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四 測量軸的偏心度時，常將千分表插在軸頸或軸向位移傳感器處軸的圓盤上進行測量。根據(jù)