振動分析—故障特征診斷

《振動分析—故障特征診斷》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第四部分振動故障特征及診斷對機(jī)組振動的個人體會汽輪發(fā)電機(jī)組振動本身不是故障，其只是機(jī)組內(nèi)在故障的動態(tài)外在表現(xiàn)。鑒于關(guān)鍵設(shè)備的安全性，對新機(jī)調(diào)試、在役機(jī)組大修后啟動以及運(yùn)行中存在振動故障的機(jī)組，應(yīng)測量機(jī)組振動、進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)、診斷故障根本原因、并采取相應(yīng)的措施將機(jī)組振動降低至合格水平。振動診斷技術(shù)優(yōu)點(diǎn)多參性多維性可傳遞性可實(shí)現(xiàn)性應(yīng)具備的相關(guān)學(xué)科知識機(jī)械振動理論轉(zhuǎn)子動力學(xué)傳感器原理動態(tài)信號采集分析機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)安裝檢修工藝運(yùn)行規(guī)程故障診斷知識常見振動故障分類質(zhì)量不平衡、熱不平衡、動靜碰摩汽流激振、油膜失穩(wěn)/振蕩、結(jié)構(gòu)共振不對中、轉(zhuǎn)

2、子裂紋、參數(shù)激振轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油、旋轉(zhuǎn)部件斷裂飛脫轉(zhuǎn)子彎曲、軸承座連接剛度不足軸瓦緊力不足、堵頭松動、拍振二次灌漿不實(shí)、振動傳遞質(zhì)量不平衡質(zhì)量不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械最常見的振動故障，其原因是轉(zhuǎn)子幾何中心與質(zhì)量中心不重合，另外，聯(lián)軸器中心變化以及轉(zhuǎn)子積垢等因素也會影響轉(zhuǎn)子平衡.軸系平衡類型有一階、二階、三階不平衡以及外伸端不平衡。新機(jī)組轉(zhuǎn)子在制造廠平衡臺上進(jìn)行過動平衡，由于支撐條件以及端部約束條件的改變，在調(diào)試階段進(jìn)行現(xiàn)場動平衡的機(jī)組仍占有較大的比例。大不平衡汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子末級、次末級葉片在運(yùn)行過程中突然斷裂飛脫，屬于大不平衡響應(yīng)問

3、題。轉(zhuǎn)子動力學(xué)響應(yīng)為非線性特性，且大幅劇烈振動往往導(dǎo)致動靜碰摩的發(fā)生，這是理論計算所不能真實(shí)模擬的。只有在線監(jiān)測系統(tǒng)測量的數(shù)據(jù)真實(shí)地反映大不平衡狀態(tài)下軸系的振動響應(yīng)。大不平衡—動靜碰摩波形大不平衡—動靜碰摩頻譜熱不平衡由于轉(zhuǎn)子材質(zhì)各項(xiàng)異性、轉(zhuǎn)子加熱/冷卻不均（發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油、發(fā)電機(jī)氫冷/水冷通道局部堵塞）、內(nèi)摩擦效應(yīng)（發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈膨脹受阻）等原因引起的與轉(zhuǎn)子溫度相關(guān)的轉(zhuǎn)子熱態(tài)彎曲。動靜碰摩當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件徑向/軸向間隙消失時，則發(fā)生動靜碰摩故障。振動頻譜除基頻分量外，還含有次諧波分量和/或高

4、次諧波分量。應(yīng)以振動變化量或振幅作為停機(jī)值，由于仍然存在碰摩，停機(jī)惰走過程振動比升速過程振動大，可破真空縮短惰走時間。連續(xù)盤車數(shù)小時后，掛閘開機(jī)。一般經(jīng)過幾次摩合，動靜碰摩即消失，振動可處于穩(wěn)定狀態(tài)。汽流激振由于葉頂徑向間隙不均產(chǎn)生切向分力、端部軸封徑向間隙不均產(chǎn)生壓力渦動、順序閥進(jìn)汽方式使轉(zhuǎn)子受到向上的蒸汽力產(chǎn)生輕載，再加上軸瓦穩(wěn)定裕度不足，而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生自激振動。該振動敏感于負(fù)荷，低頻分量一般為半頻、嚴(yán)重時也會與轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速相對應(yīng)。有時單獨(dú)改變軸瓦設(shè)計并不能消除該故障，應(yīng)改進(jìn)汽封結(jié)構(gòu)設(shè)計、調(diào)整調(diào)門開啟順序及開度、調(diào)整

5、安裝間隙等才能徹底解決問題。汽流激振的振動特征蒸汽激振出現(xiàn)在機(jī)組并網(wǎng)之后、負(fù)荷逐漸增加的過程中，主要特點(diǎn)是振動敏感于負(fù)荷，且一般發(fā)生在較高負(fù)荷。突發(fā)性振動通常有一個門檻負(fù)荷，超過此負(fù)荷，立即激發(fā)蒸汽激振，而當(dāng)負(fù)荷降低至某一數(shù)值時，振動即能恢復(fù)，有較好的重復(fù)性。蒸氣激振引起的振動有時與調(diào)門的開啟順序和調(diào)門開度有關(guān)，通過調(diào)換或關(guān)閉有關(guān)閥門能夠避免低頻振動的發(fā)生或減小低頻振動的幅值。蒸汽激振產(chǎn)生的自激振動為轉(zhuǎn)子的正向進(jìn)動，發(fā)生嚴(yán)重蒸汽激振產(chǎn)生自激振動的振動頻率通常與轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速頻率相吻合，在絕大多數(shù)情況下振動成份以接近工作轉(zhuǎn)

6、速一半的頻率分量為主。此外，由于實(shí)際蒸汽力和軸承油膜力的非線性特性，有時會呈現(xiàn)其它一些諧波頻率分量。華能南京1號機(jī)組蒸汽激振波形頻譜圖華能南京1號機(jī)組蒸汽激振趨勢圖外高橋4號機(jī)組蒸汽激振波形頻譜圖嶺澳1號機(jī)組蒸汽激振波形頻譜圖嶺澳1號機(jī)組蒸汽激振三維頻譜圖油膜失穩(wěn)/振蕩在一個振動周期內(nèi)，如果潤滑軸承的阻尼消耗的能量小于油膜力切向分量所做的功，則轉(zhuǎn)子發(fā)生不穩(wěn)定的渦動，振動頻率約為同步頻率的一半，故常稱為油膜半速渦動。當(dāng)機(jī)器運(yùn)行轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速二倍以上時，則會產(chǎn)生油膜振蕩現(xiàn)象，此時，無論機(jī)器轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升至多少，渦動頻率將

7、鎖定轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速頻率。一臺壓縮機(jī)升速失穩(wěn)三維頻譜圖油膜振蕩頻譜圖結(jié)構(gòu)共振軸承座、汽缸、發(fā)電機(jī)端蓋/定子、管道等結(jié)構(gòu)的固有頻率接近機(jī)組軸系運(yùn)行轉(zhuǎn)速對應(yīng)的頻率，則運(yùn)行工況下這些機(jī)械結(jié)構(gòu)處于共振狀態(tài)，表現(xiàn)為大振幅的劇烈振動。通過傳遞后，可影響機(jī)組軸承座振幅。一般情況下，應(yīng)對該機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元動特性計算、并進(jìn)行結(jié)構(gòu)動力學(xué)修改，使其固有頻率遠(yuǎn)離運(yùn)行轉(zhuǎn)速對應(yīng)頻率，即可避免結(jié)構(gòu)共振的發(fā)生。結(jié)構(gòu)共振——２Ｘ不對中汽輪發(fā)電機(jī)組軸系不對中分為聯(lián)軸器不對中（外圓、端面）、軸承座標(biāo)高不合理、轉(zhuǎn)子與定子周向間隙不均?？赏ㄟ^低轉(zhuǎn)速下相對軸振的晃

8、度、升速過程的軸心位置圖、軸瓦溫度、回油溫度、大負(fù)荷工況下高中壓轉(zhuǎn)子低頻振動、并網(wǎng)前后發(fā)電機(jī)振動頻譜的變化來進(jìn)行診斷分析。聯(lián)軸器不對中基本分類轉(zhuǎn)子裂紋轉(zhuǎn)子裂紋初期，振幅增長速度相當(dāng)緩慢，主要為基頻分量。當(dāng)裂紋快速擴(kuò)展時，定速工況下振幅會大幅增長，主要表現(xiàn)為基頻分量，同時，2X分量也會增大；臨界轉(zhuǎn)速下基頻