汽轮机运行及振动故障诊断

汽轮机运行及振动

故障诊断天津石化王召利汽轮机的结构分析汽轮机的分类及应用汽轮机的作用原理汽轮机的材料选用1234一、概述2011/29/20232二、汽轮机的运行1

启动和停机汽轮机的运行2汽轮机的变工况运行.2011/29/20233三、汽轮机振动故障诊断1.强迫振动及自激振动的概念2.工业汽轮机振动的验收标准3.质量不平衡引起的振动4.半速涡动及油膜振荡5.摩擦及碰撞引起的振动6.叶片强度及叶片振动2011/29/20234一、概述030201按工作原理可分为:冲动式汽轮机;反动式汽轮机按热力性能可分为：背压式汽轮机

凝汽式汽轮机

抽汽式汽轮机按气流方向主要可分为：轴流式汽轮机径向式汽轮机1、汽轮机的分类及应用汽轮机的分类方法主要有以下几种：

按用途可分为：电站汽轮机工业汽轮机042011/29/20235各类汽轮机的特点及应用（1）冲动式与反动式主要介绍如下（2）背压式与凝汽式各类汽轮机的特点及应用2011/29/202362、汽轮机的作用原理1-静叶片2-动叶片3-隔板4-叶轮5-轴图1-1透平示意图2011/29/202372、汽轮机的作用原理由速度、和组成的三角形叫动叶出口速度三角形。如果将进口和出口速度三角形绘制在一起，如图1-2所示。图1-2级速度三角形2011/29/20238图1-3焓熵图（i—s图）以上为气体在透平级内的流动过程，而气体在级内的热力膨胀过程（即膨胀做功过程）通常用焓熵图（i—s图）表示，如图1-3所示2011/29/202393、汽轮机的结构分析汽轮机基本结构滑销系统汽缸轴承座调节阀主汽门静叶栅转子动叶栅最关键的部件是汽缸、转子与动叶片2011/29/2023103、汽轮机的结构分析图1-4和1-5分别为汽轮机通流部分的主要布置型式和低压缸同凝汽器的连接方式：2011/29/202311图1-4通流部分布置型式2011/29/202312图1-5低压缸同凝汽器的连接方式2011/29/202313（2）转子汽轮机的转子，根据蒸汽参数的不同，可选择三种不同型式。套装整锻焊接2011/29/202314套装转子如图1-6所示。2011/29/202315整锻转子如图1-7：2011/29/202316焊接转子如图1-8所示2011/29/202317（3）动叶片动叶片叶型叶根连接件2011/29/202318⑵叶根常见的叶根见图1-92011/29/202319⑶连接件包括围带和拉筋及铆接件等。用连接件把几只或整圈叶片连接成叶片组，可以调整叶片的自振频率和减少叶片所受的动应力，不连接成组的叶片称为自由叶片。2011/29/202320⑶连接件围带可以减少叶顶漏气，它的结构如图1-10所示2011/29/202321⑶连接件接筋有实心、空心圆形和两半圆形等几种，拉筋与叶片的连接型式如图1-11所示2011/29/202322铆钉头的结构型式如图1-12所示⑶连接件2011/29/202323汽缸材料的选用转子及叶片材料124、汽轮机材料选用2011/29/202324（2）转子及叶片材料表1-1汽缸、隔板、阀壳材料材料牌号HT30-54ZG25ZG20CrMoZG20CrMoVZG15Cr1Mo1V工作温度≤250℃≤360℃≤500℃≤540℃≤570℃表1-2转子和叶轮材料材料牌号34CrMo35CrMoV34CrNi3Mo17CrMo1V27Cr2Mo1V20Cr3MWV工作温度＜480℃＜500℃＜400℃＜520℃＜535℃＜550℃部件名称叶轮、转子叶轮高强度叶轮焊接转子转子转子表1-3叶片材料材料牌号1Cr132Cr1327Cr11MoVCr11MoVCr12WMoV工作温度＜450℃＜450℃＜530℃＜530℃＜570℃工作条件一般级拉应力较高区过热区级高温区级高温、拉应力大、低压级注：以上部分非必选内容2011/29/202325二、汽轮机的运行汽轮机的运行为大家所熟知，故在此只对汽轮机的变工况运行进行讨论：2011/29/2023261、新蒸汽流量变化当新蒸汽流量变化而温度和压力不变时（即T01=T0；X01=X0），汽轮机各级间压力分配和焓降分配会有一些变化。对不同结构的机组，变化也不同。2011/29/2023271、新蒸汽流量变化对于蒸汽流速达到或超过临界流速的级，在T01=T0；X1=X0的前提下，蒸汽参数与流量之间的关系为：式中：P0、G0、T0、X0——原来级前的压力、流量、绝对温度、干度；

P01、G1、T01、X01——变化后级前的压力、流量、绝对温度、干度；即是说：级前压力与流量成正比。2011/29/2023281、新蒸汽流量变化式中P2——原来的排气压力

P21——变化后的排气压力从上式可知，在T0=T01的条件下，蒸汽流量的变化与级前压力与级后压力的平方差成正比。对于背压式汽轮机以及低于临界速度的级或机组，蒸汽参数与流量的关系式为：2011/29/202329附注：所谓临界速度与超临界速度是指气流速度等于一个马赫数或大于一个马赫数的状态。当地音速,而气流速度V与当地音速之比称为马赫数以M表示，2011/29/2023302、新蒸汽压力变化汽轮机运行规程都有新蒸汽压力的上限，通常为额定值的103%~105%。⑴当新蒸汽压力升高而温度不变时⑵新蒸汽压力降低而温度不变时2011/29/2023313、新蒸汽温度变化新蒸汽温度失常，比之于气压失常对机组更具有危险性。制造厂给予气温（包括新蒸汽和再热汽）的允许正常波动值向上通常为5℃，极限值为+10℃，下限则为5~10℃不等。（1）气温升高时（2）气温下降时2011/29/2023323、新蒸汽温度变化（1）气温升高时由于蒸汽的理想焓降增加及排气温度降低而有利于汽轮机的热效率提高，如果未超过设计最大出力，则汽轮机内诸部件的应力不致提高。但从设备可靠性和使用寿命两方面看，气温高于允许值，无论在幅度上和累计时间上都必须加以严格限制。2011/29/2023333、新蒸汽温度变化（2）气温下降时，如果压力不变，理想焓减少。蒸汽温度下降，级的内效率降低，特别是末尾的级，由于蒸汽湿度的增大，级效率下降特别显著。而级的理想焓降减低时，动叶反动度增大。这在凝汽式汽轮机工作于湿蒸汽区的级也是比较明显的，因而轴向力也会增大2011/29/2023344、汽轮机的轴向力及其变化（1）汽轮机轴向力的产生汽轮机的轴向力可以分成以下三部分：作用在叶片上的轴向力作用在轮盘上的轴向力作用在转子台阶上的轴向力ABC2011/29/202335（2）引起轴向力变化的因素影响轴向力变化的因素简单概括如下：⑴对于蒸汽流向单一的凝汽式汽轮机，转子轴向力往往是随新蒸汽流量的增大而上升。⑵反动度越大，转子的轴向力也越大。2011/29/202336（2）引起轴向力变化的因素⑶通流部分间隙的变化能影响反动度的大小，从而引起轴向力的变化。⑷轮盘平衡孔对轮盘两侧压差有影响，因而对轴向力也有影响。⑸喷嘴和动叶积结盐垢时，经常会出现反动度增加和轴向力增大。⑹动叶的圆周变化对反动度变化有直接影响，圆周速度升高时反动度增加，圆周降低时反动度减小。这对于变转速运行的工业汽轮机尤为重要。2011/29/202337（2）引起轴向力变化的因素⑺挠性联轴器如果补偿能力差或装配不佳，也能传递相当大的轴向力。例如一个功率为2万千瓦的高压转子，其挠性联轴器可以传递1~1.5吨（即1万~1.5万牛）的推动力（对于压缩机亦然）。⑻注意到高压轴封处的平衡鼓提供了反向的轴向力，其大小随所处的汽室（通常为调节级室）压力的升降而变化，后者则取决于蒸汽流量2011/29/2023385、排汽压力的变化及凝汽机的经济真空（1）排汽压力变化和影响排汽压力变化时，首先会引起末尾一级或末几级热力工况的变化，尤其是对背压式汽轮机影响较大。排汽压力对机组运行的影响，简述如下：2011/29/202339（2）凝汽式汽轮机经济真空的讨论对于凝汽式汽轮机，当进汽流量不变，凝汽器中的压力每降低0.01绝对大气压，就会使汽轮机的负荷增加额定功率的1%左右（中间再热机组影响较小）。这显然在很大程度上影响着机组运行的经济性。正因为如此，凝汽式汽轮机在运行中通常都尽量维持较高的真空。但也不应在任意高的真空下运行，而应在经济真空下运行。2011/29/202340三、汽轮机振动故障的诊断所谓（振动）故障诊断，是指研究人员或管理人员采用抽象的演绎方法，以故障特征为基础，与振动特征进行比较、分析，或采用逐个排除的方法，对振动性质、故障原因和具体部件做出判断。2011/29/2023411、强迫振动与自激振动的概念