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振动分析之汽轮机动静碰磨故障的原因分析及处理

【摘要】:
汽轮发电机振动分析组转动部件与静止部件的碰摩是运行中常见故障,而转轴碰摩是机组起动和正常运行中振动突然增大的主要故障之一。汽轮机动静部分碰磨对设备造成的危害是非常严重的,据国内汽轮机弯轴事故统计表明,其中86%由转轴碰磨引起,转轴碰磨严重时会引起轴破坏。因此,分析和研究汽轮机动静部分发生碰磨的原因,可避免事故的发生,以保证机组的安全可靠运

    振动分析之汽轮机动静碰磨故障的原因分析及处理

1、摩擦振动的特征

    碰磨具有多种征兆,易变的信号特征与外界条件有密切的关系,在某一时刻出现的特征,在其它时刻可能不再复现,这使得碰磨带有不确定性。发生碰磨时,具体的信号特征如下:

(1)汽轮机振动分析之振动信号的时域波形发生畸变;

(2)汽轮机振动分析当机组在升速过程中发生碰磨时,经过多次起停,或者是暖机时间的延长,振动值将逐渐减小;

(3)碰磨点处轴振的工频或通频振动值快速增大;

(4)轻微碰磨主要是工频振动(1X),当严重碰磨时,除了工频成分外还有其它的倍频成分,如2X3X等;

(5)当轴颈和轴瓦发生碰磨时,轴瓦的乌金温度和回油温度将会升高;

(6)低转速时在汽封或轴瓦处用听针能听到异常的声音。

2、汽轮机振动分析之碰磨产生的原因

    汽轮机组的径向和轴向碰磨通常发生在隔板汽封、叶片围带汽封以及轴封部位,径向碰磨还可能发生在各轴承的油挡、汽封片部位。发电机的径向碰磨通常发生在密封瓦处。

2.1 机组动静碰磨原因

2.1.1、转轴振动过大

    造成轴振动过大的原因有质量不平衡、转子弯曲、轴系失稳等。不管那种原因,大振动下的转轴振幅一旦大到动静间隙值,都可能与静止部位发生碰磨。

2.1.2、动静间隙过小或消失

    造成轴封间隙过小或消失的原因有上下缸温差过大,使得轴封间隙减小或消失;

    汽缸与法兰温差过大,使得转子两端轴封上下间隙减小;

    轴瓦乌金磨损或烧瓦,使得轴封下部间隙消失;

    安装或检修时轴封间隙调得过小;

    汽缸膨胀偏斜,使得汽缸上的轴封发生单侧碰磨;汽封壳体变形,使得轴封间隙减小或消失;

    汽轮机相对胀差过大,使隔板与叶轮轴向通流间隙减小;

    机组在起动及运行过程中,主蒸汽管道及各抽汽管道进水,汽轮机转子推力突然大幅度增加,会使轴向通流间隙减小;

    轴承箱出现严重卡涩,机组在起动时膨胀不出来,停机时缩不回去,也会产生通流轴向间隙减小。

3、汽轮机振动分析之碰磨故障诊断方法及其处理

3.1、碰磨故障诊断

    汽轮机振动分析之现场诊断机组动静碰磨有一定难度。如果认定发生了碰磨,有时需要开缸处理,工作量较大。根据经验,单纯地用瓦振信号判断碰磨,频谱较复杂,易于混淆,而轴振动信号可提供更准确的碰磨信息。因此,现场诊断应尽量利用涡流传感器。事先没有安装涡流传感器的机组,当怀疑发生碰磨后,应尽早加装,利于以后的测试和诊断。在依据振动信号特征诊断碰磨的同时,还需要了解机组安装或大修中的情况,查阅有关的间隙记录。运行人员在机组起动过程常采取听诊的方法,对碰磨的确定有时也是有用的。分析中把这些信息结合起来,可提高诊断的准确性。汽轮机振动分析之对于高中压缸和双层结构的低压缸,通流部分的碰磨声难于准确传出,只有轴端汽封的碰磨比较容易听到。因此,不能将某一种方法的结论作为认定碰磨故障的决定性判据

3.2、碰磨故障处理

    对于发生动静碰磨的机组,采取的处理方法要根据碰磨故障严重程度和检修工期而定,处理方法有下列5种:

    (1)提高升速率。如果碰磨发生在某一低转速点或临界转速前,现场对碰磨判断的准确性把握较大,且仅是个别瓦振大,大多数瓦振正常,整个机组不存在其它振动,可采取提高升速率冲过这一转速区,直接升到高转速或3000r/min的方法。

    (2)根据振动调整运行参数(膨胀、差胀、负荷、缸温等),使机组通过发生碰磨的工况区。

    (3)长时间暖机。将机组打闸至盘车状态,或保持在某一转速数小时甚至数十小时,使碰磨部位自行磨合消除。

    (4)根据对产生碰磨原因的分析,从外部消除缺陷。

    (5)如果碰磨部位发生在轴封处,对于汽缸端部汽封套、汽封环可拆卸的机组从外部调整。汽轮机振动分析之对于个别大机组,如果能准确判断碰磨的径向方位,调整轴承标高或联轴器对轮左右偏差、张口也是一种工作量较小的措施,但需执行常规检修规范,注意影响运行的相关因素,如瓦温、通流间隙等的变化。

4、结论

    (1)  新建或大修后的机组,由于汽轮机动静间隙小,起动前轴偏心、汽缸温差、差胀等重要参数一定要控制在规程规定的范围内,在起动过程中要注意机组的振动情况,尽量维持参数的稳定,防止动静碰磨的发生,若在冲转过程中存在动静碰磨故障,则在过临界转速时振动会更加剧烈,甚至造成弯轴。如果转速在一阶临界转速以下振动达到规定的数值,应该立即打闸停机,盘车一段时间正常后再起动;如果转速在一阶临界转速以上,则在振动可以控制的转速上多停留一段时间,磨合一定时间后再升速,经过几次起停,碰磨故障可以消除。

    (2)  若汽轮机振动分析在运行中发现机组振动有增大趋势时,要严密监视振动情况,如果振动可以控制在一定的变化范围内,可以观察运行一段时间,以磨合出适当的间隙,如振动上升速度较快,要严格按运行规程进行操作,必要时进行紧急停机。