【正文】 第三章 汽輪機(jī)幾種典型運(yùn)行事故 汽輪機(jī)常見故障 ?機(jī)組振動(dòng) ?油系統(tǒng)著火 ?水沖擊 ?超速 機(jī)組振動(dòng)故障 機(jī)組振動(dòng)故障的現(xiàn)場(chǎng)處理要求 ? 近幾十年國內(nèi)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)過一段時(shí)間的運(yùn)行或檢修后，振動(dòng)重復(fù)出現(xiàn)。 汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障特征匯總表 序 號(hào) 故障名稱 頻譜特征 其 它 特 征 1 原始質(zhì)量不平衡 1X 振幅、相位隨轉(zhuǎn)速變化，隨時(shí)間不變，軸心軌跡呈橢圓軌跡或圓軌跡 2 轉(zhuǎn)子原始彎曲 1X 低轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)軸原始晃度大，臨界轉(zhuǎn)速附近振動(dòng)略減小 3 轉(zhuǎn)子熱彎曲 1X 振幅、相位隨時(shí)間緩慢變化到一定值，轉(zhuǎn)子冷卻后狀況恢復(fù) 4 轉(zhuǎn)動(dòng)部件（葉片、平衡塊）飛脫 1X 振動(dòng)突增，相位突變到定值，伴隨聲響 5 轉(zhuǎn)軸不對(duì)中 1X、 2X 高的 2X或 3X振幅， 1/2臨界轉(zhuǎn)速有 2X共振峰， “ 8”字形軌跡 6 聯(lián)輪器松動(dòng) 1X 、 2X等 與負(fù)荷有關(guān) 7 動(dòng)靜碰摩 1X、整分?jǐn)?shù)、倍頻 內(nèi)環(huán)或外環(huán)軌跡，振幅、相讓緩慢旋轉(zhuǎn)；或根幅逐漸增加 8 油膜渦動(dòng) ~ 低頻的出現(xiàn)與轉(zhuǎn)速有關(guān) 9 油膜振蕩 fcril 在一定轉(zhuǎn)速出現(xiàn)，突發(fā)性的大振動(dòng)，頻率為轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速，大于1X振幅 10 汽流激振 fcril 與負(fù)荷密切相關(guān)，突發(fā)性的大振動(dòng)，頻率為轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速，改變負(fù)荷即消失 11 結(jié)構(gòu)共振 1X、分?jǐn)?shù)、倍頻 存在明顯的共振蜂，與轉(zhuǎn)速有關(guān) 12 結(jié)構(gòu)剛度不足 1X 與轉(zhuǎn)速有關(guān)，瓦振軸報(bào)接近 13 轉(zhuǎn)子裂紋 1X、 2X 降速過 1/2臨界轉(zhuǎn)速有 2X振動(dòng)峰，隨時(shí)間逐漸增大 汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障特征匯總表 (續(xù) ) 序 號(hào) 故障名稱 頻譜特征 其 它 特 征 14 轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油 1X、 ～ 與啟動(dòng)次數(shù)有關(guān)，隨定速、帶負(fù)荷時(shí)間而逐漸增大 15 轉(zhuǎn)軸截面剛度不對(duì)稱 2X 1/2臨界轉(zhuǎn)速有 2X振動(dòng)峰 16 軸承座剛度不對(duì)稱 2X 垂直、水平振動(dòng)差別大 17 軸承磨損 1X、次同步 1X、 1/2X、 18 軸承座松動(dòng) 1X 與基礎(chǔ)振動(dòng)差別大 19 瓦差松動(dòng)，緊力不足 1X、分頻、 1/2X 可能出現(xiàn)和差振動(dòng)或拍振 20 瓦體球面接觸不良 1X和其他 振幅不穩(wěn)定 21 葉輪松動(dòng) 1X 相位不穩(wěn)定，但恢復(fù)性好 22 軸承供油不足 1X 瓦溫、回油溫度過高 23 匝間短路 1X、 2X 和勵(lì)磁電流有關(guān) 24 冷卻通道堵塞 1X 與風(fēng)壓、時(shí)間有關(guān) 25 磁力不對(duì)中 2X 隨有功增大 26 密封瓦碰摩 1X、 2X 振幅逐漸增大 常見振動(dòng)故障的診斷 ? 下面介紹機(jī)組常見振動(dòng)故障特征、判斷方法。 – 質(zhì)量不平衡 – 轉(zhuǎn)子的彎曲 – 動(dòng)靜碰摩 – 油膜失穩(wěn)和汽流激振 – 結(jié)構(gòu)共振 – 結(jié)構(gòu)剛度不足 – 聯(lián)軸器不對(duì)中 – 裂紋轉(zhuǎn)子 – 轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油 – 轉(zhuǎn)子截面剛度不對(duì)稱 質(zhì)量不平衡 ? 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡是汽輪發(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％。隨著制造廠加工、裝配精度以及電廠檢修質(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。 ? 處理手段：低速動(dòng)平衡，高速動(dòng)平衡。 9 轉(zhuǎn)子不平衡（ Rotor Imbalance） Shaft centerline Mass centerline Shaft centerline Mass centerline Static imbalance Coupled imbalance 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。 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的分類特征 ?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)過程中的部件飛脫、松動(dòng) 。 – 轉(zhuǎn)子的熱彎曲。 原始不平衡是主要原因。 原始不平衡 ? 原始質(zhì)量不平衡指的是轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)之前在轉(zhuǎn)子上已經(jīng)存在的不平衡。它們通常是在加工制造過程中產(chǎn)生的，或是在檢修時(shí)更換轉(zhuǎn)動(dòng)部件造成的。 ? 這種不平衡的特點(diǎn)： – 除振幅和相位的常規(guī)特征外，它的最顯著特征是 “ 穩(wěn)定 ” ，這個(gè)穩(wěn)定是指在一定的轉(zhuǎn)速下振動(dòng)特征穩(wěn)定，振幅和相位受機(jī)組參數(shù)影響不大，與升速時(shí)或帶負(fù)荷的時(shí)間延續(xù)沒有直接的關(guān)聯(lián)，也不受啟動(dòng)方式的影響。 – 具體所測(cè)的數(shù)據(jù)中，在同一轉(zhuǎn)速，工況相差不大時(shí)，振幅波動(dòng)約 20％，相位在 10176。 ~20176。 范圍內(nèi)變化的工頻振動(dòng)均可以視為是穩(wěn)定的。 ? 對(duì)于新機(jī)組，原始不平衡在第一次升速就會(huì)顯現(xiàn)出來，在對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行任何處理之前的升降速振動(dòng)數(shù)據(jù)中，特征重復(fù)性很好。 轉(zhuǎn)動(dòng)部件飛脫和松動(dòng) ? 汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)部件飛脫可能有葉片、圍帶、拉金以及平衡質(zhì)量塊； – 飛脫時(shí)產(chǎn)生的工頻振動(dòng)是突發(fā)性的，在數(shù)秒鐘內(nèi)以某一瓦振或軸振為主，振幅迅速增大到一個(gè)固定值，相位也同時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)固定的變化。相鄰軸承振動(dòng)也會(huì)增大，但變化的量值不及前者大。這種故障一般發(fā)生在機(jī)組帶有某一負(fù)荷的情況。 ? 發(fā)生松動(dòng)的部件可能有護(hù)環(huán)、轉(zhuǎn)子線圈、槽楔、聯(lián)軸器等。 – 部件松動(dòng)所造成的工頻振動(dòng)大的情況可以發(fā)生在升速、定速或帶負(fù)荷過程。有的情況下大振動(dòng)會(huì)變小，出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象。 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)， 4號(hào)軸承振動(dòng)大進(jìn)行動(dòng)平衡，接長(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 179mm∠ 14176。 ，瓦振為 41mm∠ 69176。 ，飛后 3號(hào)軸振為 220mm∠ 60176。 ，瓦振為 47 mm∠ 118176。 ，平衡塊飛脫使得軸振和瓦振相位變化約 60176。 ，軸振振幅增加40mm，瓦振振幅增加 6mm。 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡加重實(shí)例 —— 影響系數(shù)法 ? 某 200MW機(jī)組大修后啟動(dòng)， 3000 rpm時(shí) 3瓦垂直方向振動(dòng)約100mm，決定進(jìn)行動(dòng)平衡 ? 平衡計(jì)算過程如下： – 原始振動(dòng)： A0 = 97 mm∠ 277176。 – 在接長(zhǎng)軸試加重： Pt = 781g∠ 135176。 – 再次啟機(jī) 3000rpm，測(cè)： A1 = 140 mm∠ 269176。 – 計(jì)算影響系數(shù) a = (A1A0)/Pt = (140 mm∠ 269176。 97 mm∠ 277176。 )/ 781g∠ 135176。 = (mm/g) ∠ 176。 – 計(jì)算最終加重量： P = ∠ 340176。 – 加重后的結(jié)果： A = 17 mm∠ 121176。 轉(zhuǎn) 子 的 彎 曲 轉(zhuǎn)子熱彎曲 ? 轉(zhuǎn)子熱彎