【正文】 第三章 汽輪機幾種典型運行事故 汽輪機常見故障 ?機組振動 ?油系統(tǒng)著火 ?水沖擊 ?超速 機組振動故障 機組振動故障的現(xiàn)場處理要求 ? 近幾十年國內(nèi)有關(guān)單位對機組振動故障處理的歷史和經(jīng)驗教訓說明，對振動故障的定性一般并不困難，但在確定故障的具體原因時，由于對造成故障的機理分析有分歧，使得誤判時有發(fā)生。因此，機組振動故障的診斷除需要現(xiàn)場經(jīng)驗外，還應該掌握一定的基礎(chǔ)理論和科學的分析能力，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)場高速動平衡的方法，使得表面上振動有所減小，實際上沒有根治，機組經(jīng)過一段時間的運行或檢修后，振動重復出現(xiàn)。 汽輪發(fā)電機組振動故障特征匯總表 序 號 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)速附近振動略減小 3 轉(zhuǎn)子熱彎曲 1X 振幅、相位隨時間緩慢變化到一定值，轉(zhuǎn)子冷卻后狀況恢復 4 轉(zhuǎn)動部件（葉片、平衡塊）飛脫 1X 振動突增，相位突變到定值，伴隨聲響 5 轉(zhuǎn)軸不對中 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 1X 、 2X等 與負荷有關(guān) 7 動靜碰摩 1X、整分數(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 ~ 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，頻率為轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速，大于1X振幅 10 汽流激振 fcril 與負荷密切相關(guān)，突發(fā)性的大振動，頻率為轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速，改變負荷即消失 11 結(jié)構(gòu)共振 1X、分數(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)，瓦振軸報接近 13 轉(zhuǎn)子裂紋 1X、 2X 降速過 1/2臨界轉(zhuǎn)速有 2X振動峰，隨時間逐漸增大 汽輪發(fā)電機組振動故障特征匯總表 (續(xù) ) 序 號 故障名稱 頻譜特征 其 它 特 征 14 轉(zhuǎn)子中心孔進油 1X、 ～ 與啟動次數(shù)有關(guān)，隨定速、帶負荷時間而逐漸增大 15 轉(zhuǎn)軸截面剛度不對稱 2X 1/2臨界轉(zhuǎn)速有 2X振動峰 16 軸承座剛度不對稱 2X 垂直、水平振動差別大 17 軸承磨損 1X、次同步 1X、 1/2X、 18 軸承座松動 1X 與基礎(chǔ)振動差別大 19 瓦差松動，緊力不足 1X、分頻、 1/2X 可能出現(xiàn)和差振動或拍振 20 瓦體球面接觸不良 1X和其他 振幅不穩(wěn)定 21 葉輪松動 1X 相位不穩(wěn)定，但恢復性好 22 軸承供油不足 1X 瓦溫、回油溫度過高 23 匝間短路 1X、 2X 和勵磁電流有關(guān) 24 冷卻通道堵塞 1X 與風壓、時間有關(guān) 25 磁力不對中 2X 隨有功增大 26 密封瓦碰摩 1X、 2X 振幅逐漸增大 常見振動故障的診斷 ? 下面介紹機組常見振動故障特征、判斷方法。 – 質(zhì)量不平衡 – 轉(zhuǎn)子的彎曲 – 動靜碰摩 – 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)軸器不對中 – 裂紋轉(zhuǎn)子 – 轉(zhuǎn)子中心孔進油 – 轉(zhuǎn)子截面剛度不對稱 質(zhì)量不平衡 ? 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡是汽輪發(fā)電機組最常見的振動故障，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)場機組振動的主要故障。 ? 處理手段：低速動平衡，高速動平衡。 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)定的工頻振動在整個信號中占主要成分。 ? 工頻振幅為主的狀況應該是穩(wěn)定的，這包括： – 各次啟機； – 升降速過程； – 不同的工況，如負荷、真空、油溫、氫壓、勵磁電流等。 ? 工頻振動的相位同時也是穩(wěn)定的。 ? 第二個主要依據(jù)是這種狀況的重復性。 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的分類特征 ?汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡產(chǎn)生的原因有三個： – 原始不平衡； – 轉(zhuǎn)動過程中的部件飛脫、松動 。 – 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，或是在檢修時更換轉(zhuǎn)動部件造成的。 ? 這種不平衡的特點： – 除振幅和相位的常規(guī)特征外，它的最顯著特征是 “ 穩(wěn)定 ” ，這個穩(wěn)定是指在一定的轉(zhuǎn)速下振動特征穩(wěn)定，振幅和相位受機組參數(shù)影響不大，與升速時或帶負荷的時間延續(xù)沒有直接的關(guān)聯(lián)，也不受啟動方式的影響。 – 具體所測的數(shù)據(jù)中，在同一轉(zhuǎn)速，工況相差不大時，振幅波動約 20％，相位在 10176。 ~20176。 范圍內(nèi)變化的工頻振動均可以視為是穩(wěn)定的。 ? 對于新機組，原始不平衡在第一次升速就會顯現(xiàn)出來，在對轉(zhuǎn)子進行任何處理之前的升降速振動數(shù)據(jù)中，特征重復性很好。 轉(zhuǎn)動部件飛脫和松動 ? 汽輪發(fā)電機組振動發(fā)生轉(zhuǎn)動部件飛脫可能有葉片、圍帶、拉金以及平衡質(zhì)量塊； – 飛脫時產(chǎn)生的工頻振動是突發(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固定值，相位也同時會出現(xiàn)一個固定的變化。相鄰軸承振動也會增大，但變化的量值不及前者大。這種故障一般發(fā)生在機組帶有某一負荷的情況。 ? 發(fā)生松動的部件可能有護環(huán)、轉(zhuǎn)子線圈、槽楔、聯(lián)軸器等。 – 部件松動所造成的工頻振動大的情況可以發(fā)生在升速、定速或帶負荷過程。有的情況下大振動會變小，出現(xiàn)波動現(xiàn)象。 平衡質(zhì)量塊飛脫的一個案例 ? 某電廠的 200MW機組大修后啟機， 4號軸承振動大進行動平衡，接長軸聯(lián)軸器加重 1600g，用兩個 M14的螺釘固定，升速到 2600rpm時， 3號軸承附近發(fā)出一聲響聲，振動增大，立即停機，發(fā)現(xiàn)平衡塊飛脫。 2600rpm平衡塊飛前， 3號軸振為 179mm∠ 14176。 ，瓦振為 41mm∠ 69176。 ，飛后 3號軸振為 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)場動平衡加重實例 —— 影響系數(shù)法 ? 某 200MW機組大修后啟動， 3000 rpm時 3瓦垂直方向振動約100mm，決定進行動平衡 ? 平衡計算過程如下： – 原始振動： A0 = 97 mm∠ 277176。 – 在接長軸試加重： Pt = 781g∠ 135176。 – 再次啟機 3000rpm，測： A1 = 140 mm∠ 269176。 – 計算影響系數(shù) a = (A1A0)/Pt = (140 mm∠ 269176。 97 mm∠ 277176。 )/ 781g∠ 135176。 = (mm/g) ∠ 176。 – 計算最終加重量： 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