汽轮发电机组发生碰摩的故障分析与处理..docxVIP

汽轮发电机组发生碰摩的故障分析与处理李 岗北京能源投资(集团)有限公司，北京 100022摘 要：针对汽轮发电机组在启动及运行当中出现的碰摩故障，重点从振动的时域和频域两个方面进行了分析，并提出了处理的原则。供机组的检修与运行借鉴。关键词：汽轮发电机组；碰摩；振动；分析；处理中图分类号： 文献标识码： 文章编号： The analysis and treatment of collision and friction happened in Steam turbine generator unitLi Gang (Beijing Energy Investment Holding Co.,Ltd.)Abstract: In the light of failure of collision and friction happened in steam turbine generator unit, It analyses the vibration from the time domain and the frequency domain and give the treatment principle.It could refers to the maintained and operating units.Key words: Steam turbine generator unit , collision and frection , vibration , analysis , treatment 0 前言随着大型汽轮发电机组向着高性能、高参数、高效率的发展，动静间隙变小，碰摩的可能性随之增加。该故障既可能由其它故障引起，如质量不平衡，热弯曲，轴系不对中，基础或缸体下沉，油膜、密封涡动等，又往往是其它故障的诱发因素，造成转子振动增大，磨损、转轴永久热弯曲甚至破坏。因此深入研究碰摩振动问题发生、发展的机理，正确诊断及时报警处置，对机组的安全运行十分重要。发生动静摩擦时，其动静摩擦程序不同、性质不同、转子的质量与直径部位的不同，其振动的表现是不一样。大致上碰摩按照严重程序可分为轻微碰摩和严重碰摩;按照碰摩的部位可以分为局部碰摩和全周碰摩；按碰摩的范围可分为端部碰摩与内部碰摩；按碰摩的性质可分为驱动机械碰摩与发电机碰摩；按部件分为汽封齿碰摩与轴承部件碰摩等等。动静件之间的轻微摩擦，开始时故障症状可能并不十分明显，特别是滑动轴承的轻微碰摩，由于润滑油的缓冲作用，总振值的变化是很微弱的，主要靠油液分析发现这种早期隐患；有经验的诊断人员，由轴心轨迹也能做出较为准确的诊断。当动静碰摩发展到一定程度后，机组将发生碰撞式大面积摩擦，碰摩特征就将转变为主要症状。1 偏心轮激振模型振动公式与意义众所周知，发电机组的碰摩属于有阻尼系统强迫振动。其模型图如下图所示：其偏心轮激振模型的振动幅值、相位的公式为：A —振动幅值；m —转子质量；r —偏心距；k —刚度系数；转动频率；—系统固有转动频率。　 —阻尼系数—振动响应于不平衡力的滞后角从上式看出：振动振幅与偏心质量、偏心距成正比，与其刚度成反比；振动相位与偏心质量无关，只与阻尼系数、转动频率和固有转动频率有关；当偏心质量、系统阻尼系数等参数恒定时，振动响应幅值和相位随转速的变化而变化。因此旋转机械振动分析必须结合转速进行。当转动频率接近系统固有转动频率时，即≈1时，振幅A迅速增大，系统处于共振状态。常把固有频率对应的转速称为临界转速。临界转速之前，振动幅值越来越大；临界转速之后，振动幅值随转速的增大而减小。相位反映了振动响应于不平衡力的角度，通常又称为滞后角。随着激振频率的变化，滞后角在范围内变化。当时，＜; 当时，≥;2汽轮机发电机组在不同转速下发生碰摩时的故障机理分析2.1转速低于临界转速区，发生碰摩时的故障机理分析因为实际加工的转子其它几何中心与质量中心总是存在一定的间距，即在旋转时总是存在不平衡离心力的作用。当转子的转速低于临界转速区时，如上所述，其振动的高点OB与不平衡力间OA的夹角（相位）小于90°其振幅会随着转速的增加而增加。如果此时振动的高点OB发生了碰摩，随着时间的推移，热量的积累，转轴会受热发生几何变形，形成新的不平衡力。在新的不平衡力OB与原不平衡力OA合成作用下，会产生一个较原来大的新的不平衡量OC，这样会加重摩擦的程度，造成大量的热量积累，使得转子越磨越弯。如果弯曲超过材料的弹性极限，则转子会发生永久热弯曲，甚至发生破坏事故。图 1工作转速低于临界转速时的摩擦振动图2：转速低于临界转速区发生碰摩的振动表现　如图2所示为华宁＃2机在2012年7月大修后首次冲转时的波德图。由于低压缸刚度较差，在抽取真空后，低压内缸下沉，造成轴封齿与低压转子上部发生碰摩。从图2可看出，在