振动故障机理及案例

1、振动故障机理及案例东北电力科学研究院常强2009年8月转子质量不平衡n机理：转子残余质量不平衡过大，产生较大离心激振力，转子轴承系统振动响应较大。n对于挠性转子来说，低阶不平衡响应对高转速下的振动响应影响较小n不平衡故障可以通过动平衡试验消除转子质量不平衡n故障特征：振动频率成分以工频振动为主在固定转速下，振幅和相位比较稳定振动随转速变化比较明显，其他工况的变动对振动影响不大。转子质量不平衡n案例一：轴流式送机现场动平衡转子质量不平衡转子质量不平衡转子质量不平衡表1 B送风机动平衡数据轮毂侧轴承水平振动(m)电机侧轴承水平振动(m)通频工频通频工频平衡前第一次启动328286278152119

2、273平衡前第二次启动306271283测点故障平衡后32.528.216426.720.1172转子质量不平衡n案例2：200MW机组现场动平衡转子质量不平衡n2009年1月，机组在运行过程中发生发电机转子漏水事故，随即停机检修。n检修后转子应返回制造厂进行高速动平衡，考虑到工期及费用的因素，决定采用现场低速动平衡，机组启动后再进行现场高速动平衡。转子质量不平衡n转子使用ENTEKB140型移动式软支撑动平衡机进行现场低速动平衡。n平衡精度达到国标GB9239-88 G2.5级n平衡中转子上配重调整量达5kg。 转子质量不平衡转子质量不平衡转子质量不平衡n振动分析：发电机转子一、二阶模态振动

3、响应都比较明显。工作转速下振动受二阶模态影响较为明显，发电机两个轴承振动相位接近相反。事故前汽轮机低压转子振动较好，说明低压转子的平衡没有问题。转子质量不平衡n平衡方案：在发电机转子上添加一组650g的反对称重量。转子质量不平衡转子质量不平衡n该案例总结：挠性转子采用刚性平衡法平衡后，可以大幅减小其不平衡量，使转子在临界转速下振动不致过大。刚性联轴器连接的各转子振动相互影响较大。动静碰磨n故障机理：转子局部高速碰磨后迅速发热，使转子发生热弯曲，产生很大的不平衡力，转子振动随之迅速上升。由于动静碰磨是一种复杂的非线性过程，因此会产生一些复杂的振动现象。动静碰磨n故障特征：转子在升速过程中接近一阶

4、临界转速时振动迅速增大，停机过程中振动明显大于升速过程。通常发生在一阶临界转速之下的碰磨较为严重，危害也较大。在有些情况下，发生在高转速下的碰磨也会严重影响振动。动静碰磨n案例一：150MW机组调试启动过程中发生碰磨故障动静碰磨动静碰磨n机组启动前轴晃度指示约为10m，停机投入盘车后，轴晃度指示约为80m，经过数小时的盘车，又恢复到10m 。n经过数次启动后，再次启动时注意监视和调整汽缸金属温度。机组终于顺利定速。动静碰磨n案例二：600MW机组发电机碰磨n振动现象：机组第一次启动。在升速至400r/min进行定速检查的时候，发电机的轴振和瓦振持续增大，最后因轴振达到保护值（250m）而跳机，

5、惰走过程中轴振最大达到380m。 。动静碰磨n在盘车检查时，发现5瓦外侧裸露轴段有一处灼烧痕迹，用手摸可以明显感觉到发热。在此处打百分表测量也显示，轴颈晃度较大，达到60m，高于启动前的测量值30m。因此可以确定在5瓦处，轴颈与油挡发生了较为严重的碰磨。 动静碰磨n5号轴承的油挡采用的是尼龙材料，而不是以往常用的金属材料，因此安装时忽略了发生严重碰磨的可能性，将动静间隙留得较小。在机组启动后，转子随即与油挡发生碰磨。由于此处转子轴颈较粗，在低转速下，其轴颈表面线速度也比较大，因此碰磨情况比较严重，导致转子局部产生高温，发生热弯曲，进一步加重了碰磨。最后导致轴承振动迅速增大而跳机。 动静碰磨故障

6、的一般处理原则n如果观察到转子在较低转速下振动过大，尤其是瓦振偏大，且在固定转速下持续增大时，发生碰磨故障的可性能很大，应及时停机，不能再尝试升速越过临界转速区。n机组在启动（尤其是冷态）过程中应严格控制各项参数，各项保护均应投入，当因振动大跳机后，不能立即挂闸再次启动动静碰磨故障的一般处理原则n机组停机后，应进行连续盘车，同时检查转子晃度。一般来说，碰磨后的转子晃度会严重超标。n经盘车后如果转子晃度回到原始值，并且听音检查无异常，机组各项参数均正常的情况下，可以尝试再次启动。动静碰磨故障的一般处理原则n一般较为轻微的碰磨经过一两次启动后即可消除，转子可以顺利通过临界转速区。n如果转子连续数次

7、不能通过临界转速区，不能再次启动机组，更不能通过放宽保护限值甚至解保护的方式强行冲动，否则极易造成转子严重磨损和永久弯曲的严重事故。转子在工作转速下发生碰磨n故障机理：此类故障一般发生在机组带负荷运行过程中，由于运行操作不当，加负荷过快，使金属温度变化较快，各部件膨胀变形不均匀，局部动静间隙消失，产生摩擦。同时，某些转子的二阶临界转速较为靠近工作转速，转子摩擦变形后激起较大的二阶模态振动，严重时会导致跳机。转子在工作转速下发生碰磨n案例：某600MW机组，在大修后并网发电，此时低压转子前轴承振动偏大。在加负荷至约300MW时，低压转子振动增大，随后降低负荷，一段时间后振动降低，随后再次加负荷，

8、转子振动持续增大，约十几分钟后跳机。转子在工作转速下发生碰磨n故障应对：对于新建机组或大修后的机组，在加负荷过程中应该小心操作，加减负荷速率不能太快，同时应严格监视和控制各项运行参数。在加负荷过程中如果出现振动显著增大的情况，应及时减负荷。待转子振动降低且平稳后再进行加负荷操作。部件飞脱n故障机理：n转子在运行时，部件突然飞脱，产生较大的不平衡力，转子振动突然增大。n部件飞脱后，有可能伴随产生碰磨故障。一般情况下，振动突变后，转子振动维持在较高水平。部件飞脱n故障特征：机组在运行中轴承振动突然增大。转子振动不再回复到以前的状态。在机组惰走过临界时，振动显著增大。部件飞脱n案例：800MW机组汽

9、轮机叶片飞脱该机组在并网运行，且保持较为稳定负荷的情况下，高中压转子振动突然增大，增长趋势呈阶跃形态。随后振动始终保持在一个较高的水平。在机组停机过程中，高压转子临界转速下振动值过大，已经超过了跳机值。部件飞脱n机组停机经过长时间盘车后，曾经尝试启动两次，都因为靠近临界转速时振动过大而失败，随后的揭缸检查发现高压转子某一级有两个相邻的叶片从根部断裂脱落。转子裂纹n故障机理：目前裂纹转子的动力特性尚处于研究阶段。转子产生裂纹后，径向刚度不对称，会产生显著的二倍频振动。转子裂纹n振动现象：机组运行时轴承振动持续增大，这个过程可能会持续一个月，开始时增长比较缓慢，越往后增长越快。轴承振动中出现显著的

10、二倍频分量。如果裂纹产生于转子跨内，则在临界转速下振动会非常大。转子裂纹n案列：600MW机组小轴裂纹转子裂纹2009年2月底至3月中旬，该机组7瓦振动持续小幅增长。3月19日，6、7瓦振动突然发生大幅阶跃式增长 。此后，7瓦振动快速增大。7瓦振动信号中有明显的二倍频成分。转子裂纹转子裂纹n停机后检查发现，小轴联轴器颈部有一条较长裂纹。n更换小轴后，机组再次启动，振动情况良好。转子裂纹转子裂纹转子裂纹出现早期，机组的振动不会发生显著的变化。转子裂纹的扩展周期较长。在机组振动显著增大后，转子裂纹已经扩展至较大范围。油膜振荡n故障机理：轴承设计不合理，轴系稳定性较差，在机组受到外界扰动后，轴系振动失稳。振动迅速增大。可倾瓦稳定性最好，应用较广。圆筒瓦、3油楔