曹钟中汽轮机讲义11机组振动诊断

机组常见振动故障类型

特征及处理方法1一.机组常见振动故障类型不平衡(质量、转子弯曲，旋转部件脱落)动静摩擦不对中轴瓦故障(油膜失稳、瓦体接触、轴承损坏等)结构缺陷(结构共振、临界转速、滑销系统、转子或轴承座刚度不对称、基础变形、管道力、阀门等)结构松动(联轴器、轴承座、套装部件)密封激振(汽流)其它(运行问题、拍振、倍频共振、传感器故障等)中心孔进油电磁激振转子裂纹以上基本上是按经验出现的概率大小分类的，前面的常见。2二、振动特征及处理方法1.油膜振荡(1)频率特征显著，比较容易诊断，f=0.4-0.50(=k1)；(2)振动对油温、转速敏感，对轴承载荷、安装间隙要求较严格(3)抑制或消除油膜振荡的途径：运行：工况调整检修：载荷、间隙调整结构：开槽、换型等3二、振动特征及处理方法2.碰摩(1)起因：缸温差大、膨胀不畅；各种安装缺陷；构件失效等。(2)形式：转子与软体摩擦(发展时间较长)；转子与金属体(连续或间歇式)；轴颈与轴瓦摩擦(异物，附着)；其它。

(3)特征：对机组升、降速振动影响有随机性，振动重复性不好，降速过临界转速区拓宽，幅值放大；转速稳定时，相位可能变化不大、也可能逆转向变化、甚至周期性旋转360°；故障频率除1X外，有时还会伴随0.5X和2X等频率成分；振动最大的部位不一定是直接摩擦部位，与轴承和转子结构有关。4二、振动特征及处理方法3.不对中振动(1)类型：轴瓦中心标高偏差；联轴器不对中；转子与静子不同心；(2)刚性联轴器：大机组大转子多用，振动对不对中不十分敏感，振动频谱以1X为主。(3)半挠性联轴器(波型联轴器、齿型联轴器)：小机组多用，大小转子连接多用，补偿性好。但不对中故障反而较多。尤其齿型联轴器不对中故障较复杂，特征主要有：径向振动主频率一般为2X；转子轴向位移较大，从动转子的轴向振动的频率与转子的回转频率相同；不对中对转子的激励力幅随转速变化的敏感因子为4Ω2，是不平衡激励力的4倍；齿式联轴器处于工作状态时，无论是哪一种不对中形式，系统的响应在转速达到临界转速的一半时发生共振，振幅具有最大值；齿式联轴器的严重“不对中”，可引起振动随负荷急剧爬升、轴承油膜失稳及轴瓦损伤；齿式联轴器如带齿轮箱耦合轴系，振动频率存在交叉调制现象，应仔细区分。5二、振动特征及处理方法4.结构松动(1)运行中对轮松动：引起轴系突发性大振，衰减时间较长；加大冷紧伸长量。(2)轴承座台板松动：升速过程某些转速附近振动可能有跃变；带负荷过程振动可能有突变；轴承座外特性显示明显的振动剪刀差；加重对故障轴承振动灵敏度高；振动相位变化有趋近性。消除振动要保证台板接触密实、螺栓紧固。(3)套装旋转部件松动：升速振动可能有突变；定速振动变化呈弱周期性。消除振动途径：4台ZLG-550-30型高速励磁机上，有的通过动平衡、有的通过收紧换向器拼帽，有的更换转子。6二、振动特征及处理方法5.旋转部件脱落(1)对轮挡风板飞脱、叶片断裂等，均可能引起振动突变。(2)叶片断裂还可能引起运行中振动不稳定、机组启停困难、惰走时间缩短等问题。(3)割断对称叶片、现场动平衡只是临时措施。7二、振动特征及处理方法6.动平衡(1)动平衡的特殊功效解决质量纯不平衡问题轴系振型的补偿解决振动因摩擦、膨胀等的热态爬升问题转子永久(临时)弯曲的补偿结构松动的辅助诊断解决共振问题(结构、高次谐波、分数谐波、轴向共振等)8二、振动特征及处理方法6.动平衡(2)加重最少启动次数的实现平面选择：DARLOW准则、最小条件数准则；

转子振型及振动传递性分析：注意外伸端引起的振型畸变及加重效果；影响系数的提炼：通解算法；平衡方法与策略：单转子平衡是基础；尽量多跨同时加重，影响系数通解算法是后援；注意去掉相关平面；注意对平面有一定相关性时的单跨转子结合模态平衡法（如谐分量法、谐分量影响系数法等）进行，对多跨转子根据影响系数矩阵条件数计算进行平面优化组合。9二、振动特征及处理方法6.动平衡(3)“一次加准法”及动平衡技术发展趋势1）国内代表性研究成果：不平衡量模态识别法全息谱平衡法传递函数法等效动刚度法

2）国内外发展方向现场在线动平衡技术(精度和效率提高)转子无试重起车平衡转子自动平衡(直接平衡装置、电磁力平衡装置、移动质量平衡头)

10案例1：动平衡补偿轴系的挠曲振动厦门嵩屿电厂2号机组2001年6月大修前低压转子及发励转子振动良好(轴振70-90um，垂直瓦振最大34um)，转子大修中没有进行与质量不平衡有关的检修，进行了中心调整。大修后低压转子4号瓦轴振及瓦振增大(轴振150um，瓦振最大63um)，同时6、7号瓦轴振也增加(轴振100-150um)。在低-发对轮及励磁机风扇下加重后，轴振和垂直瓦振分别降到80um以内。对轮中心调整后轴系挠曲发生变化，不平衡振动需要补偿。三、案例分析11案例2：动平衡减轻和消除摩擦振动厦门嵩屿电厂1号机组1997年8月大修后启动过程中，低压转子振动爬升无法定速，判断有动静摩擦。在低压转子发电侧加重一次加重后，振动大幅下降，爬升被抑制，机组成功定速并网。动平衡减小了转子激振力，摩擦振动消失。三、案例分析12案例3：动平衡缓解膨胀不良振动某煤矸石电厂6MW机组，1999年8月大修后振动带负荷爬升，汽缸前部翘起，3次揭缸检查后振动不能改善。判断机组膨胀不畅。在低压转子两侧加重后，振动爬升被抑制，长期运行振动保持稳定。动平衡的附加不平衡力，有效补偿了机组膨胀不良引起的运行中轴系安装状态恶化产生的振动。三、案例分析13案例4：动平衡解决轴向共振晋江热电厂50MW机组，由武汉汽轮机厂生产。2006年3月整套启动后发电机前后瓦轴向振动大(空载100um-120um，带负荷180um-200um)。经振动测试，判断发电机前后瓦轴向共振峰为2800r/min，离工作转速太近，发电机前后瓦存在轴向共振。在发电机转子两侧加重后，前后瓦轴向振动空载时均小于20um，带负荷后小于70um，轴向共振被抑制，长期运行振动保持稳定。动平衡成功降低了引起共振的不平衡力，有效抑制了机组的轴向共振。三、案例分析14案例6：动平衡补