汽轮机叶片振动特性与强度分析
汽轮机叶片自振频率的测试方法
自振法的优缺点
优点：自振法是一种简便、准确、迅速的测 定叶片自振频率的方法。
缺点：自振法只能测量A0型振动的频率，常 用来测量中长叶片的频率；对短叶片因频率 高、振幅小且消失快，难以用自振法测定。
共振法——利用共振原理测量叶片各阶振动
的静频率值的方法
原理图如图2。 由音频发生器 产生的频率信 号分别送至示波器、数字频率器及功率放大 器，音频信号经功率放大后送至激振器，在 激振器内音频信号转换为拉杆的机械振动。 因拉杆与被测叶片固定在一起，所以被测叶 片发生强迫共振。
据所测频率范围，改变C3和C4的参数。
。此种话筒 体积小，质量仅约2g，通过一根连杆连到一 个木夹上。使用时手持木夹或将木夹夹到被 测叶片附近的叶片或围带上，使取样面靠近 被测叶片即可。
由于这种取样信号不及接触取样信号大，一 般只有几十毫伏，所以要将采样信号放大， 放大器电路如图5。
锁相倍频法原理图
锁相倍频法
图6是整形和十倍频电路。其中BG和IC1及周
围元件组成整形电路。IC2，IC3及周围元件构 成锁相十倍频电路。图中C3，C4是控制跟踪
频率范围的。当K接C3时跟踪频率范围约
70~650Hz，当K接C4时跟踪频率范围约
420~3600Hz，这已能够满足一般的测量范围 了。若超出这个范围，则要适当改变C3或C4的 参数。如果要提高到一百倍频，可在IC2的3足 和IC313足之间串入一只C180即可。同时要根
当音频信号发生器输出的电信号频率与叶片某阶自振 频率相等时，叶片发生共振，被测叶片振幅达到最大 值。拾振器将叶片振动的机械量信号转换为电信号， 送至示波器左端，根据李沙茹图及数字计读数，便可 确定叶片的自振频率值。连续调节音频信号发生器输 出的频率信号，依次确定叶片各阶的自振频率值。
超超临界汽轮机末级叶片的强度及振动特性分析
成 的复杂 应力 …。叶片故 障直 接影 响机 组 的安全 经 数 ， 降低 了共 振风 险， 高 了叶片 的振动 安全性 Ｈ。 提 济 运行 。从 国 内统 计数 据看 ，叶 片损坏 事故 占汽 轮
总数 的 ５ ．４ ２９ ％。 中 ６ － ０ 其 ０ ８ ％的 叶片损 坏原 因 是振 动破坏 ， ７６ ％故障是 叶 片 的动 强度 不足 。 ｌ ．５ 这 ２ 叶片 的应 力计算分析
超超 临界汽 轮机末 级叶片 的叶根主要 采用 圆弧
机 事故 的 ３ ，而末 级 叶 片损坏 占叶片 故 障统 计 枞树 型 叶根和 叉形 叶根 。 ０
些故 障相 当一 部分是 因 叶片设 计偏 差造 成 的 。 超超 临界汽 轮机 组 的功率 更大 ， 级通 流面积 末
汽轮 机 叶片 的几何 形状 复杂 、 所承 受 的应 力不
（ ）解 方程 组 ，求 节 点位 移 。 ７
３ 叶片的振 动特性计算分析
叶片 是几何 形状 复杂 的三维 实体 ， 叶片的 安装 角 、展弦 比、长 、宽、厚及 扭 角等都 是振动 问题 必
（ ）求 单元 内力 （ ８ 或应 力） 。 ２２ 有限 元应 力分析实 例 ．
借助 计算 机采用 有 限元 以哈尔滨 汽轮机 厂设计 的 ４ 英寸 （２ ．２ｃ 须考虑 的重要几 何参 数 。 ８ １ １９ ｍ）
第２ ４卷 第 １ ０期 ２０ 年 ｌ ０８ ２月
电
力
科
学
与
工
程
Ｅｌｃ ｒ ｃＰｏｗｅ ｉ ｎｃ ｎｄ ｅ ｔ ｉ ｒＳｃ ｅ ｅａ Ｅｎｇ ｎｅ ｒ ｎ ｉ ｅ ｉｇ
Ｖ ｏ －４．Ｎ Ｏ．０ １２ １ Ｄｅ ． ００８ ｃ，２
４ｌ
超超 临界汽轮机末级 叶片的强度及振 动特性分析
汽轮发电机组振动原因分析及处理
汽轮发电机组振动原因分析及处理摘要：伴随着时代与社会经济的高速发展，我国各个领域得以不断进步，各项机械设备也得到广泛应用，对其运行效率也提出更加严格的标准。
正常运行中汽轮机机组允许存在一定参数范围内的振动现象，但如果振动超出允许范围将对整个机组的运行以及电厂的稳定发电工作产生不利影响。
对振动故障进行分类，总结、分析设备启动和运行过程中常见的振动问题，并介绍相关解决方案，为设备的安全可靠运行提供技术保障。
关键词：汽轮发电机；故障诊断；振动引言振动是衡量大型旋转设备运转状态的重要指标，需要对其进行快速、精准的采集、分析和故障诊断。
引起振动的原因极其复杂，不仅与设备前期的设计、制造、安装有关联，同时，与设备在运行中的工艺过程参数有着密不可分的连接。
1汽轮机简介目前，发电厂通过天然气、煤炭等不可再生资源来产生电能。
发电的具体过程是通过燃料的燃烧过程来产生较大的热量，而在水的加入后将会产生一定的热蒸汽，这些热蒸汽可以有效地将化学能转化成热能。
在高压热蒸汽的作用下，汽轮机将持续运转，这些热能也将转变为机械能，从而形成循环过程，达到更好的汽轮机运转效率。
汽轮机使用机械能来转化为电能，而这些电能将被传输到发电厂。
现阶段，我国的发电厂包括天然气发电厂、工业废料发电厂、余热发电厂、燃煤发电厂等，而汽轮机主要使用在火力发电厂的发电工作中。
汽轮机的基础结构包括低压缸、中压缸和高压缸三个部分。
现阶段也有一些汽轮机的设计是将中压缸和高压缸结合在一起。
汽轮机同样也包含一些辅助结构或者是系统，如润滑油、给水系统等，所以其结构十分复杂。
2汽轮机振动原因分析2.1油膜失稳汽轮机油膜失稳形式包含两种：油膜振荡与半速涡动。
其中，半速涡动多发生在转速低于第一临界速度期间，随着转速的不断提升，在某一低速阶段开始，该振动会不断升高，有时随着转子速度的增加，这一情况也会逐渐消失。
随着转子转速的不断变化，涡动频率也将不断变化，但转度半频关系一直不变，识别半速涡动法多使用级联图，级联图中，半频振锋频率点体现为斜率为2的直线。
汽轮机振动大的原因分析及其解决方法
汽轮机振动大的原因分析及其解决方法对转动机械来说，微小的振动是不可避免的，振动幅度不超过规定标准的属于正常振动。
这里所说的振动，系指机组转动中振幅比原有水平增大，特别是增大到超过允许标准的振动，也就是异常振动。
任何一种异常振动都潜伏着设备损坏的危险。
比如轴系质量失去平衡（掉叶片、大轴弯曲、轴系中心变化、发电机转子内冷水路局部堵塞等）、动静磨擦、膨胀受阻、轴承磨损或轴承座松动，以及电磁力不平衡等等都会表面在振动增大，甚至强烈振动。
而强烈振又会导致机组其他零部件松动甚至损坏，加剧动静部分摩擦，形成恶性循环，加剧设备损坏程度。
异常振动是汽轮发电机运转中缺陷，隐患的综合反映，是发生故障的信号。
因此，新安装或检修后的机组，必须经过试运行，测试各轴承振动及各轴承处轴振在合格标准以下，方可将机组投入运行。
振动超标的则必须查找原因，采取措施将振动降到合格范围内，才能移交生产或投入正常运行。
一、汽轮机异常振动原因分析汽轮机组担负着火力发电企业发电任务的重点。
由于其运行时间长、关键部位长期磨损等原因，汽轮机组故障时常出现，这严重影响了发电机组的正常运行。
汽轮机组异常振动是汽轮机常见故障中较为复杂的一种故障。
由于机组的振动往往受多方面的影响，只要跟机本体有关的任何一个设备或介质都会是机组振动的原因，比如进汽参数、疏水、油温、油质、等等。
因此，针对汽轮机异常震动原因的分析就显得尤为重要，只有查明原因才能对症维修。
针对导致汽轮机异常振动的各个原因分析是维修汽轮机异常振动的关键。
二、汽轮机组常见异常震动的分析与排除引起汽轮机组异常振动的主要原因有以下几个方面，汽流激振、转子热变形、摩擦振动等。
（一）汽流激振现象与故障排除汽流激振有两个主要特征：一是应该出现较大量值的低频分量；二是振动的增大受运行参数的影响明显，且增大应该呈突发性，如负荷。
其原因主要是由于叶片受不均衡的气体来流冲击就会发生汽流激振；对于大型机组，由于末级较长，气体在叶片膨胀末端产生流道紊乱也可能发生汽流激振现象；轴封也可能发生汽流激振现象。
汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施
汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施摘要：科技在不断发展，社会在不断进步，我国综合国力显著加强，汽轮机运行过程中会受到各种因素的干扰而发生振动大的现象，对汽轮机安全运行带来隐患。
本文通过对汽轮机振动原因的分析，阐述了振动所造成的危害，并提出了相应的振动应对措施，有利于提高汽轮机的运行效率，为火电厂的正常生产提供重要保障，对实践具有重要的参考与指导价值。
关键词：汽轮机;异常振动;措施引言汽轮机振动会严重影响其正常运行，降低了工作效率，带来经济损失。
汽轮机振动受多种因素的影响，深入研究可以有效推动我国电力生产的有效进行。
当前我国多名学者对此进行了深入研究，并获得了一定进展。
1汽轮机概述火电厂作为一个国家重要的基础性建设，其能安全可靠的运行是十分重要的。
汽轮机是发电系统中最重要的设备，从某种程度上来说，汽轮机的运行状况直接影响着发电系统运行的稳定性与安全性，如果汽轮机运行中出现各种故障或者其他问题，将直接影响着发电厂的运行状况，进而威胁着人们的生命财产安全。
具体来说，汽轮机指的是一种以多种形式将能源转化成电能的机械设备，在当前社会中，汽轮机被普遍应用到火电厂行业发展中。
汽轮机的内部结构十分复杂，主要是由汽缸、转子、轴承、主汽阀、调节阀等其他部件组成的，其工作原理主要是通过锅炉产生的蒸汽，经过主汽阀、调节阀进入汽轮机来带动汽轮机转子，再有汽轮机转子带动发电机转子，并且通过电磁感应产生电能。
重而进行磁路和电路的相互交换，以此达到能源转换，将热能转化为机械能，再有机械能转化为电能，再满足不同领域的需求。
总之汽轮机是一种转换能量机械设备，汽轮机作为发电系统的核心部件，可以为发电系统运行提供充足的动力，造成汽轮机出现故障的原因有很多，解决好汽轮机故障问题有助于提升我国发电系统安全，促进我国发电厂安全的进一步提升。
2汽轮机振动产生的主要原因2．1运行中产生碰摩汽轮机启动时升速或者是负荷太快，引起汽轮机汽缸的受热膨胀的不均匀现象，或者系统内部的卡涩等导致汽缸的自由膨胀受到约束，使得汽缸对转子歪斜，机组的不正常移位会产生振动；机组安装的不正确或者不规范，转子与汽缸中心位置不对，运行时振动随着负荷增加而加强；机组的进汽温度异常，导致胀差与汽缸变形的几率增大，比如轴封的向上抬起会导致径向产生碰摩引起振动；转子与汽缸不同心容易产生碰摩振动。
汽轮机振动特性分析及故障判断
汽轮机振动特性分析及故障判断随着经济的快速发展，汽轮机被广泛的应用在各行各业，加强汽轮机振动特性分析及故障判断，对我国汽轮机行业的的发展起着至关重要的作用。
本文将从汽轮机振动故障分析、西屋引进型600MW汽轮机振动特性分析及汽轮机振动特性分析发展趋向等几个方面进行分析。
标签：汽轮机;振动特性;故障一、前言目前由于汽轮机行业的不断壮大，汽轮机振动特性分析及故障判断的问题得到了人们的广泛关注。
虽然我国在此方面上有所完善和进步，但是仍然存在一些问题和不足需要改进。
在建设社会主义和谐社会的新时期，进一步加强汽轮机的振动特性分析技术，保证汽轮机的运行质量，是促进汽轮机发展的一个重要环节。
二、汽轮机振动故障分析1、转子故障引起的振动（1）转子质量不平衡。
在现场发生的机组振动过大，按其原因分，属于转子质量不平衡的占了绝大部分，转子质量不平衡可分为转子残余不平衡和转子部分缺损两种情况。
（2）转子中心不正。
机组各转子中心不正对轴承振动的影响很大，它是产生转子扰动力的原因之一，而影响转子中心不正的原因很多，其中有由于转子中心测量调整不精确造成的，有由于联轴器缺陷造成的。
（3）转子热弯曲。
转子热弯曲包括发电机转子热弯曲和汽轮机转子热弯曲两部分。
发电机在热态时振动较大，其原因是由于转子在径向受到不均匀的加热或冷却，使转子热弯曲。
汽轮机转子产生热弯曲的原因有些与发电机转子相同，有些则不同。
（4）转子产生裂纹。
转子轴系是大功率动力机械的重要部件，其工作环境极其恶劣，在高温、高压下的蒸汽环境中，并高速运行，不但要受到机械载荷的作用，还要承受交变热负荷。
2、转轴碰摩引起振动转轴径向碰摩是机组启动和正常运行中振动突然增大的主要故障之一，据国内汽轮机转轴事故统计表明，其中的86%是由转轴碰摩引起的，转轴碰摩严重时还会引起轴系破坏事故，因此正确地诊断机组启停和运行中转轴碰摩具有非常重大的意义。
转轴碰摩具体又可分为机组启停中碰摩和工作转速下的碰摩，下面将分别给予分析。
第五章 汽轮机零件的强度校核-第六节 汽轮机叶片的动强度
第六节汽轮机叶片的动强度一、叶片动强度概念运行实践证明：汽轮机叶片除了承受静应力外，还受到因汽流不均匀产生的激振力作用。
该力是由结构因素、制造和安装误差及工况变化等原因引起的。
对旋转的叶片来说，激振力对叶片的作用是周期性的，导致叶片振动，所以叶片是在振动状态下工作的。
当叶片的自振频率等于脉冲激振力频率或为其整数倍时，叶片发生共振，振幅增大，并产生很大的交变动应力。
为了保证叶片安全工作，必须研究微振力和叶片振动特性，以及叶片在动应力作用下的承载能力等问题，这些属于叶片动强度范畴。
运行经验表明，在汽轮机事故中，叶片损坏占相当大比重，其中又以叶片振动损坏为主。
据国外统计，叶片事故约占汽轮机事故25％以上。
据国内1977年对1156台汽轮机统计，发生叶片损坏或断裂事故者约占31．7％。
应该指出，迄今为止还不能精确地对叶片动应力进行理论计算。
因此，下面只介绍激振力和叶片自振频率、动频率的计算，以及叶片安全准则和调频方法。
二、激振力产生的原因及其频率计算叶片的激振力是由级中汽流流场不均匀所致的。
造成流场不均的原因很多，归纳起来可分为两类：一类是叶栅尾迹扰动，即汽流绕流叶栅时，由于附面层的存在，叶栅表面汽流速度近于零、附面层以外汽流速度为主流区速度，当汽流流出叶栅时在出口边形成尾迹，所以在动静叶栅间隙中汽流的速度和压力沿圆周向分布是不均匀的，另一类是结构扰动，如部分进汽、抽汽口、进排汽管以及叶栅节距有偏差等原因引起汽流流场不均匀，都将对叶片产生周期性的激振力，因而使叶片发生振动。
当叶片自振频率与激振力频率相等时，无论激振力是脉冲形式还是简谐形式，都会使叶片发生共振。
当自振频率为激振力频率的整数倍时，只有脉冲形式激振力才会引起叶片共振。
当自振频率等于激振力频率或前者是后者的整数倍而共振时，称为两者合拍。
在汽轮机中叶片的激振力都是以脉冲形式出现的。
因5，6．2所示为叶片自振频率为脉冲激振力频率的三倍时的振幅变化情况。
汽轮机振动大的原因分析及其解决方法（2）
汽轮机振动大的原因分析及其解决方法（2）2.3 中心不正一种是转子轴线中心不在一条直线上。
产生这种问题的原因除找中心的质量不好之外，还可能是汽缸热膨胀受阻、蒸汽管道热膨胀补偿不足。
对于核电厂汽轮机的挠性转轴，两轴线不同心会使联轴器的磨损加速，表面摩擦系数增大，导致挠性联轴器无法起到补偿调节的作用。
另一种是汽轮机与发电机两个转子之间联轴器中心偏差过大或联轴器有缺陷。
对于用挠性联轴器连接的转子，当联轴器有缺陷不能对中心自动调整时，可能发生振动。
当联轴器耦合原件之间正常啮合被破坏，从而导致传递扭矩在联轴器周上分布不均匀时，也会发生振动。
中心不正的振动特点是波形呈正弦波，振动的频率等于转子的转速，与机组的工况无关。
由于转子柔度与轴承油膜的弹性影响，只有靠近有缺陷联轴器的轴承才会出现明显的振动。
相邻的两个轴的振动相位相反。
针对中心不正引起的振动解决方法主要靠检修和安装调试时的细心工作，从而保证汽轮机组的正常工作。
2.4 油膜自激振荡油膜自激振荡是汽轮机发电机转子在轴承油膜上高速旋转时，丧失动力稳定性的结果。
其特点是振荡主频约等于发电机的一阶临界转速，且不随转速变化而变化。
当汽轮机组发生油膜振荡时，应增加轴瓦比压，方法是缩短轴瓦长度，即减小长径比，或调整联轴器中心，保证热态时各轴瓦负荷分配均匀。
2.5 汽流激振汽流激振有两个主要特征：一，出现较大值的低频分量；二，振动受运行参数影响明显，且增大呈突发性。
其主要原因是由于叶片受到不均衡的汽流冲击。
对于大型机组，由于末级较长，汽体在叶片末端膨胀所产生的紊流也可能造成汽流激振。
同时，轴封也可能发生气流激振现象。
针对汽轮机组气流激振的特点，其故障分析要通过长时间的记录机组的振动数据，做成成组的曲线，观察曲线的变化趋势和范围。
通过改变升降负荷速率，观察曲线的变化情况，最终有目的的改变汽轮机不同负荷时的高压调速汽门的重叠特性，消除汽流激振。
也就是，确定机组产生汽流激振的工作状态，采用降低负荷变化率和避开气流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。
汽轮机叶片振动与分析
摘要电力工业为国民经济各个领域和部门提供电能，它的发展直接影响着工农业建设的速度。
为了确保实现机组的长期“安全、经济、满发”这一综合质量要求，近年来人们对叶片的振动进行了广泛深入的研究。
本论文着重阐述了汽轮机叶片的型线部分受力计算方法和避免叶片共振的措施。
介绍了汽轮机叶片的结构形式、叶片受力分析的方法。
介绍了叶片振动产生的原因、机理和振动类型。
在叶片受力分析之后，提出叶片振动频率的计算方法。
在介绍了叶片的振动特性和调频安全准则后，提出避免叶片产生共振的措施和建议。
介绍了叶片静频率和动频率的实测方法并且对目前比较先进的实时监测仪器作了简单的介绍和对比分析。
在大量收集资料和阅读相关文章的过程中，对汽轮机叶片振动产生的原因、机理以及类型有了深刻的了解，完成毕业论文。
关键词：汽轮机；叶片；振动：$AbstractThe electric power industry provides the electrical energy for national economy each domain and the department, its development is affecting the industry and agriculture construction speed directly. In order to guarantee the realization unit long-term “the security, the economy, completely sends” this comprehensive quality requirement, in recent years the people have conducted the widespread thorough research to leaf blade's vibration.The present paper elaborated emphatically the steam turbine leaf blade the line partial stress computational method and avoids leaf blade resonating the measure. Introduced the steam turbine leaf blade's structural style, the leaf blade stress analysis method. Introduced the leaf blade vibration produces reason, mechanism and vibration type. After leaf blade stress analysis, proposes the leaf blade vibration frequency computational method. After introduced leaf blade's vibration characteristic and the frequency modulation security criterion, proposed avoids the leaf blade having the resonating measure and the suggestion.Introduced and the leaf blade static frequency and moved the frequency the actual method to make the simple introduction and the contrast analysis to the present quite advanced real-time monitor instrument.In the massive data collection and in the reading thread process, the reason, the mechanism as well as the type which produced to th e steam turbine leaf blade vibration had the profound understanding, completed the graduation thesis.Key word: Turbine; Leaf blade; V ibration目录引言.............................................................................. 错误!未定义书签。
汽轮机末级叶片振动特性分析
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低压段汽轮机叶片振动调频特性判定及评价
力余 量 ， 以满 足膜 污染 后 造 成 的膜 组 件 出力 下 用
降 的 问题 。
从 事 电厂 水 处 理 及 环 保 专 业 工 作 。
（ 任编辑 ： 建军） 责 杜
上 海 电 力
转 速 ３０ ０ｒ ｍｉ 汽 轮 机 ， 阶简 谐 力 的 激 振 频 ０ ／ ｎ的 各
机 叶片缺 乏制 造 厂 提 供 的原 始 数据 ， 因此 无 法按
制 造 厂 的 叶 片 技 术 规 范 对 叶 片 调 频 特 性 进 行 判 定 ， 能 运 用 叶 片 振 动 理 论 的 基 础 原 理 加 以评 判 。 只 叶 片 在 不 均 匀 流 场 转 动 时 ， 到 的 激 振 力 是 受 综 合 的 ， 由基 频 和 Ｋ （ 一 ２ ３ ４ … … ） 谐 它 Ｋ 、、、 次
叶 片 在 运 行 时 处 于 共 振 状 态 ， 片 强 度 也 足 于 抵 叶
御共 振产 生 的应 力 。对 此 类 叶片 的 技 术 监 督 ， 只
需进 行宏 观检 查 ， 必 对 叶片进 行 振动 特性 测量 。 不
激振力相位 。
（） 频 叶 片 ： ２调 由于 叶 片 高度 较 高 ， 动 频 率 振
关 键 词 ： 轮机 ； 汽 叶片 ； 频 ； 调频 ； 系 振 动 ； 率 调 不 轮 频 中图分类号 ： ＴＫ２ ３ ３ ６ ． 文 献 标 识码 ： Ｂ
１ 引 言
目前 ， 国内燃气 轮机 联 合循 环机 组 的汽轮 机 ， 大多存 在 叶片强 度计 算数 据 缺乏 ， 动特 性不 明 ， 振 给汽轮 机 叶片监 督工 作带 来 许多 困难 。为 了加 强 对 此类 汽轮 机 叶 片振 动 特 性 的 技 术 监 督 工 作 ， 尝
汽轮机振动的原因及危害
浅析汽轮机振动的原因及危害摘要：本文旨在从原因和危害的角度对汽轮机振动进行浅析，并从控制技术方面提出解决办法。
汽轮机振动包括滚动、翻转和唤醒三种可能的原因。
由于汽轮机振动可能引起严重的机械损伤和设备故障，因此必须采取有效的措施来控制其发生与发展。
可以通过改变汽轮机的转子动平衡系数、改变汽轮机和转子相对位置以及改善轴承支撑来解决汽轮机振动问题。
关键词：汽轮机振动、原因、危害、控制正文：一、汽轮机振动的原因汽轮机振动可以分为滚动、翻转和唤醒三种可能的原因。
1、汽轮机滚动振动：滚动振动是汽轮机最常见的振动类型，主要是由于转子和机壳之间的叶片不匹配所导致的。
2、汽轮机翻转振动：翻转振动是汽轮机的第二种振动类型，主要是由于同轴的叶片形状不一致所导致的。
3、汽轮机唤醒振动：唤醒振动是汽轮机最为复杂的振动类型，主要是由于大质量振动、流动结构、湍流以及其它因素所导致的。
二、汽轮机振动的危害汽轮机振动可能会对机器的操作造成严重的影响，也可能会引起严重的机械损伤和设备故障。
由于汽轮机振动会增加轴承摩擦，从而加剧轴承的磨损和寿命缩短；振动也会导致流体阀门性能下降、轴承失灵和动轴窜动等问题。
此外，汽轮机振动也会影响连接轴承、轴承维修和裂纹检测等活动。
三、汽轮机振动的控制为了控制汽轮机振动，可以采取以下措施：1、改变汽轮机的转子动平衡系数：可以改变汽轮机的转子动平衡系数，使汽轮机轴承更加稳定，从而减少振动。
2、改变汽轮机和转子相对位置：可以通过改变汽轮机和转子的相对位置来改变转子和机壳之间的压力差。
3、改善轴承支撑：可以通过改善轴承支撑来降低汽轮机的振动。
综上所述，汽轮机振动是一个复杂的问题，必须采取有效的措施来控制其发生与发展。
可以通过改变汽轮机的转子动平衡系数、改变汽轮机和转子相对位置以及改善轴承支撑来解决汽轮机振动问题。
尽管这些控制技术可以有效地控制汽轮机振动，但在实际应用中，还可以采用其它措施以进一步减少振动。
例如，可以通过重新安装或更换零部件来降低汽轮机振动。
汽轮机叶片损坏的原因分析
加工工艺不严格，例如表面粗糙度不好，留有加工刀痕，扭转叶片的接刀处不当，围带铆钉孔或拉金孔处无倒角或倒角不够或尺寸不准确等，能引起应力集中，从而导致叶片损坏。有时低压级叶片为了防止水蚀而采用防护措施，当此措施的工艺不良时能使叶片损坏。国内由于焊接拉金或围带安装工艺不良引起的叶片事故较多，应引起重视。
关键词：汽轮机；叶片；损坏原因
1汽轮机叶片损坏原因
1.1汽轮机叶片运行问题
汽轮机叶片的振动特性都是按运行频率为50HZ设计的，因此电厂频率降低时，可能使机组叶片的共振安全率变化而落入共振动状态下运行，使叶片加速坏和断裂。一般机组过负荷运行时各级叶片应力增大，特别是最后几级叶片，叶片应力随蒸汽流量的增大而成正比增大外，还随该几级焓隆的增加而增大。因此机组过荷运行时，应进行详细的热力和强度核算。
2.2加强叶片事故预防
叶片是汽轮机的重要部件。它的作用是实现能量的转换。因此，叶片损坏将直接影响机组的经济性。另外，运行中如果有叶片断裂，将损坏其他的叶片。叶片损坏的原因是多方面的，与设计、制造、安装、运行维护等因素有关。汽轮机叶片损坏事故在汽轮机事故中占的比例较大，给汽轮机的经济安全运行带来一定的影响。因此，防止叶片损坏是非常重要的。
1.5叶片腐蚀
汽轮机酸性腐蚀是由于蒸汽中的酸性物质在汽轮机低压缸初凝区汽——液两相间。主要存在于汽相，而酸性物质在初凝水中浓缩，使PH值降低，导致对酸性物质比较敏感的铸铁、钢件的腐蚀。经过高压缸做功后，主蒸汽进入低压缸，由于气缸容积的扩大和温度、压力的降低，主蒸汽将可能变成饱和蒸汽，甚至是湿蒸汽，最终形成凝结水，从而使蒸汽中的杂质，在此区域内进行重新分配，这时凝结水中的酸性将会升高。这些酸性升高的凝结水，随着叶片的运动打到内壁上，将造成酸性腐蚀。此时若气缸内空气较多，如空气漏入汽轮机、溶解氧含量超标等，则会加剧这种腐蚀。
汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施
汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施摘要：汽轮机作为重要的能量转换动力机械，在日常运行中故障最为明显的表现就是异常振动。
造成汽轮机异常振动的原因种类繁多，对于故障分析需要极强的专业性，有效应对汽轮机的异常振动，做好故障原因分析与应对，能够确保汽轮机设备的正常运行。
关键词：汽轮机；异常振动；措施1.汽轮机振动产生的主要原因1.1运行中中心不正(1)汽轮机启动时，如暖机时间不够，升速或加负荷太快。
将引起汽缸受热膨胀不均匀，或者调节系统有卡涩，使汽缸不能自由膨胀，均会使汽缸对转子发生相对歪斜，机组产生不正常位移，造成振动。
(2)机组大修后靠背轮安装不正确。
中心没有找准确，因而运行时产生振动，此振动是随负荷的增加而增加。
(3)机组在进汽温度超过设计规范的条件下运行，将使其胀差和汽缸变形增加。
如轴封向上抬起等，会造成机组轴向位移超过允许限度，引起振动。
(4)间隙振荡。
当转子因某种原因与汽缸不同心时，可能产生间隙振荡，也称为汽隙振荡。
1.2转子质量不平衡机组运行中叶片的脱落与磨损、腐蚀等现象使得转子的质量不均匀，这种不均匀会使得转子受到离心力的冲击发生振动;转子发生弯曲也会引起振动，主要是由于转子弯曲后引起了汽轮机内部组件的摩擦，该种振动与转子质量不均匀受到离心力冲击之后所引起的振动相类似，但是也有不同，这种振动最典型的表现是轴向振动，当转子的转动速度超出了临界的转速时，转子的轴向振动效果更为明显;汽轮机转子油膜不稳定或者是受到其他外力作用遭到破坏等，也会引起振动，主要是油膜在遭到破坏以后，使得轴瓦乌金烧毁形成轴颈的弯曲;汽轮机内部各组件之间发生摩擦会引起振动，主要是动叶片与静叶片之间的摩擦、通流部分间隙与安装的处理不当等的摩擦引起的振动;水冲击也会引起振动，这种冲击会造成转子轴向推力与扭力之间的不平衡，产生剧烈振动。
1.3 汽轮机高低压转子、发电机转子连接部位机械部分故障：（1）联动部分轴系不对中，中心线不重合，定心不正确。
汽轮机不调频叶片振动强度安全准则
汽轮机不调频叶片振动强度安全准则1. 引言1.1 研究背景汽轮机是一种常见的动力机械设备，被广泛应用于发电、航空、船舶等领域。
在汽轮机中，叶片是起到引导气流和转动作用的重要部件，其振动状况直接影响着汽轮机的稳定运行和安全性能。
随着科技的不断发展和汽轮机工作环境的不断变化，汽轮机叶片振动强度问题日益引起人们的关注。
不调频叶片振动强度是汽轮机安全运行的重要指标之一，其分析和评估对于预防事故的发生具有重要意义。
目前，关于汽轮机不调频叶片振动强度的研究还存在很多问题和不足，尚缺乏统一的安全准则和规范。
有必要对汽轮机不调频叶片振动强度进行深入研究，制定科学、合理的安全准则，以保障汽轮机的安全运行和工作效率。
本文旨在探讨汽轮机不调频叶片振动强度的分析方法和安全准则制定的依据，为汽轮机的安全管理提供参考。
1.2 研究目的汽轮机不调频叶片振动强度是一个重要的问题，对于汽轮机的安全运行具有重要意义。
本文旨在通过对汽轮机不调频叶片振动强度进行分析，制定相应的安全准则，以提高汽轮机运行的安全性和稳定性。
研究目的主要包括以下几个方面：1. 确定不调频叶片振动强度的影响因素，分析叶片振动强度与汽轮机运行状态之间的关系，揭示叶片振动强度可能对汽轮机运行造成的影响。
2. 基于对不调频叶片振动强度的分析，制定相应的安全准则，明确不同运行状态下的叶片振动强度限制，以保证汽轮机运行的安全性。
3. 探讨如何选择相关参数，以确保安全准则的科学性和适用性，为汽轮机的安全运行提供有力支持。
通过本文的研究，将为汽轮机的安全运行提供有效的参考依据和指导，提高汽轮机的运行效率和安全性。
【完成】2. 正文2.1 汽轮机不调频叶片振动强度分析汽轮机不调频叶片振动强度分析是确保汽轮机运行安全稳定的重要环节。
振动是指叶片在转子转动时由于叶片自身结构、气体动力学等因素引起的周期性变形和位移，叶片振动强度的大小直接影响着汽轮机的安全运行。
振动强度分析主要包括静态变形分析、动态响应分析和模态分析等内容。
汽轮机原理 第五章
➢ 机组振动的评价标准 机组的振动值一般用轴承的振幅或轴的振幅大小来衡量
➢ 机组发生振动的原因 引起强迫振动的原因 转子质量不平衡 转子弯曲
转子沿径向温度分布不均匀而产生热弯曲 转子的材质不均匀或有缺陷，受热后出现热弯曲 动静部分之间的碰磨使转子弯曲 转子中心不正 转子支承系统变化 电磁力不平衡
d
* a
ns
Ab
(
* a
)
( sb )
Ab
(
* a
)
( sb )
[ Ab ]
2．不调频叶片的安全准则
Ab
(
* a
)
( sb )
k1k
2
k
d
* a
k3k4 k5k sb
[ Ab ]
➢ （二）调频叶片的安全准则 ➢ 1．A0型频率与kn的避开要求和安全倍率
f f max f min 100% ( f max f min ) / 2
2
EI ml 3
➢ 五、叶片频率的测定
➢ （一）叶片静频率测定
➢ 叶片静频率的测定是指在汽轮机转子静止状态下 测定叶片的自振频率值，常用自振法和共振法两 种测定方法。
1．自振法 2．共振法
➢ （二）叶片动频率的测定
➢ 六、叶片动强度的安全准则和叶片调频
（一）不调频叶片的安全准则
1．安全倍率Ab
用围带或拉筋连接成组的叶片，受到汽流作用力而发生弯 曲变形时，围带或拉筋也将随之弯折而产生弯曲变形 这时围带或者拉筋对叶片作用有反弯矩，部分抵消汽流弯 矩，使叶片弯曲应力减小
二、叶根与轮缘应力
叶根的主要应力来自叶片离心力
➢ 当叶根在轮缘中安装牢固，彼此紧密配合时，叶根在轮 周方向上类似于一个整体，汽流作用力加在叶片上的弯矩对 叶根的影响很微小，其弯曲应力可不加校核 ➢ 但考虑到叶轮材料的热膨胀系数常比叶片材料大、轮缘 受力后产生变形、加工及装配误差等因素，轮缘尺寸在运行 时会变大，叶根仍可能松动，受到汽流力作用引起弯曲应力 ➢ 特别是对于一些短叶片，例如调节级叶片，其工作型线 段很短，因此型线部分弯曲应力不大，但对于叶根而言，汽 流弯矩却很大 ➢ 在此条件下，叶根受到汽流作用力而产生的弯曲应力应 当加以考虑
汽轮机振动特性分析及故障判断
轴瓦 的垂 直 方 向和 ３号 、 轴 瓦 的垂 直及 水 平方 ４号
向安装 了速度传 感 器 ， 动信 号输 入到 “０ ” 振 ２ ８振动数 据采集 器进行 记 录 、存储 、分析 和处 理 ，并 用 Ｄ～ Ｉ ２０ ２０频谱分 析仪进 行频谱 分 析 。
２２ 振 动监测 ．
式 凝 汽机 组 ， 额定 发 电量 为 ２ ５ ＭＷ ， 中压 汽 量 为 抽 １０ ｔ ， ０ ／ 汽轮 机转子 的 临界转 速 为 １９ ／ ｉ 。该 ｈ ６ １ｒ ｎ ｍ
【 ｅ ｏｄ 】ｔ ｂ ｅ ｖ ｒ ｉ ； ｎ ｙｉ ｆ ｌ ｅ ｄｔ ｍｎｔｎ Ｋ ｙｗ ｒｓ ｕ ｉ ； ｉ ａ ｏ ａａ ｓ ；ａｕ ； ｅ ｒ ｉ ｉ ｒ ｎ ｂ ｔｎ ｌ ｓ ｉ ｒ ｅ ａｏ
１ 问题 的提 出
唐 钢炼 铁 厂 ７ 汽 轮机 组 为 单 缸 、 轴 、 抽 汽 单 单
维 持 在 ４ ～ ３Ｉ 左 右 ，最 大 可 达 ４ ｎ； 号、 １４ ｍ ｘ ５ １ ４
瓦的温度有显著增高的趋势 ，汽轮机机组多次被迫 降负荷运行。 有必要对振动的情况进行详细地监测ຫໍສະໝຸດ ， 并查出原因 ， 确定大修方案。
号轴瓦水平方向和 ３号、 ４号轴瓦轴 向的振动也有 大幅 的增 加 ，在 汽轮机 后 汽缸及 ２ 轴瓦上 还监测 号
机组包括汽轮机 、 发电机 ， ４ 由 个轴承来支撑ｆ如图
１１用 刚性绞支 孔螺栓 进行连 接 。 ，
监测过程中发现以下现象 ：①升速过程中 ２ 号 轴瓦振 动最大 ；②在 并 网带 负荷后 ２号轴 瓦振动变
化较 大 ， 负荷 初 期 振 动 在 １ ｍ左 右 ， 带 ７ 随着 负荷 的增 加 ，直 至 满 负 荷 运行 ，其 振 动 最 高可 达 到 ３ ３
一、动力设备结构强度与振动研究
0.63
t—
0.54
0.45
0.37
0.29
t
PS
x/s
SS
图 1.6 燃气轮机高温叶片某截面温度分布
0.99 0.75 0.51 0.37 0.27
p
1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 Ma
图 1.7 燃气轮机高温叶片某截面压力与马赫数
透平机械失谐叶片—轮盘结构振动特性研究
由于加工制造的偏差和使用中的磨损，各个扇区存在物理和几何小量的差别， 导致叶片的失谐现象（Mistuned Blade）。失谐叶片—轮盘转子会产生振动局部化 现象，局部叶片振动比谐调时大幅增加，一般可达 2-4 倍，严重危害叶片的振动 安全性。通过研究失谐参数识别、优化叶片排布方式、引入特殊的阻尼结构可以 有效降低失谐叶片的振动应力，提高系统的振动安全性。
对称截面
非稳态区 涡 动 频 率
图 1.12 非对称转子示意图 特 征 值 实 部
非对称截面 非稳态区
转速
转速
图 1.13 不同转速下双重非对称转子特征值虚部（左）和实部（右）
MAX
.00 .40 .80 1.20 1.60 .20 .60 1.00 1.40 1.803
图 1.8 不同叶片排布顺序下的叶片—轮盘 振动位移分布状况
图 1.9 优化后不同叶片最大位移响应分布状况
焊接转子有限元分析
焊接转子是大型汽轮机转子的重要形式，研究焊接转子残余应力的产生、焊 后热处理效果以及残余应力对疲劳寿命和裂纹萌生的影响等，对保证汽轮机大型 焊接转子的安全性具有重要的工程应用价值。
一、动力设备结构强度与振动研究
动力设备的安全性是保证其正常运行的关键，本团队主要进行以下研究： 具有复杂阻尼结构的透平机械叶片振动特性研究
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766.62
976.08 1094.2 1157.6 1197.1 1227.8
1257.3 1289.6
794.21
999.49 1119.7 1186.1 1228.6 1262.5
1295.1 1330.3
k=7
k=6 k=5 k=4 k=3 k=2 k=1
一节径 二节径 三节径 四节径 五节径 六节径 七节径 八节径
800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 3000 6000
转速 n/rpm
六节径一阶
七节径一阶 八节径一阶
9000
12000
K=6的激振频率为1200Hz，对应叶片的六节径频率为1262.5Hz，共振裕度为5.2%；在其他倍频线 与节径线均未相交，共振裕度较大，不~50%的透平事故是由叶片故障引起的。
叶片基本类型
叶片由叶根、工作部分（叶身、叶型部分）、连接件（围 带或拉金）组成。
叶根结构 （a）T型叶根；（b）外包凸肩T型叶根；(c）菌型叶根； （d）外包凸肩双T型叶根；（e）叉型叶根；（f）枞树型叶根
1256.8 1617 2088.8 2435.3
984.38
1375.4 1719.4 2214.7 2651.2
10.57%
8.62% 5.96% 5.68% 8.14%
3
4 5 6
叶片振动应力
振动应力并不反应叶片真实的受力情况，而是反映叶片各部位所 受应力的相对大小，得到叶片的应力分布情况，这对研究叶片各部位 受力很有意义。从下图中可知，叶片应力呈环层状分布，应力由叶根 向叶顶逐渐减小，由叶片中部向四周逐渐减小。最大应力出现在叶根 处，在设计中往往会采取措施减小应力集中。
908.73
1289 1641.8 2121.1 2491.4
941.79
1326.8 1673.5 2160.7 2559.4
984.38
1375.4 1719.4 2214.7 2651.2
3
4 5 6
1600
1400
1200 1000 800 600 400 200 0 0 3000 6000
叶片Campbell图
k=76
3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800
频率 f/Hz
Hz
1 2 389.73 400.24 430.02 474.91 530.48
880.33
1256.8 1617 2088.8 2435.3
887.61
1265 1623.2 2096.9 2449.4
• 叶片干涉图
干涉图作为一种通过评价叶片固有 频率情况进而图解显示共振发生可能性 的有效方法代替了传统方法坎贝尔图。 对于ISB（整体带冠叶片），将叶片 和轮盘的振动结合起来，而不是仅考虑 叶片自身振动，对于评估比如与转速和 喷嘴尾迹相关的谐波数等带有破坏性激 振力频率的共振应力来说更加重要。因 此，通常情况下，由于坎贝尔图不能提 供与转子轮盘系统振型影响相关的全面 信息，相比之下，在叶片共振检测方 面，干涉图是一种适用性更好的方法。 干涉图的纵坐标是固有频率，横坐 标是分散在轮盘上一定数量的节圆特征 的节径。同时，有可能发生共振激励的 速度范围在图上以“Z”形线的形式在图 上表示出来。 叶片轮盘系统的固有频率是通过 FEA（有限元分析）技术，计算叶片轮 盘系统的三维模型得到的。
转速 n/rpm
k=14 k=13 k=12 k=11 k=10 k=9 k=8 k=7 k=6 k=5 k=4 k=3 k=2 k=1
9000 12000
一阶 二阶 三阶 四阶 五阶
六阶
• •
发现在K=5和K=7对应的激振频率可能会引起叶片共振，所以如果存在相应频率的激振力，可考虑对叶片 进行调频处理。
汽轮机叶片振动特性与强度分析
学院名称：机电工程学院 专 业：机械工程
1
目录
• • • • 1.绪论 2.基本理论 3.单只叶片振动特性与强度分析 4.整圈叶片振动特性分析
2
1.绪论
• 汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来 做功的回转式原动机。
汽轮机类型
• 1、按做功原理分类
① 冲动式汽轮机。主要由冲动级组成，蒸汽主要在喷嘴叶栅（或静叶 栅）中膨胀，在动叶栅中只有少量膨胀。 ② 反动式汽轮机。主要由反动级组成，蒸汽在喷嘴叶栅（或静叶栅） 和动叶栅中都进行膨胀，且膨胀程度相同。
• （3）接触支撑边界约束条件
•
阶次 频率（Hz） 一阶 378.22
表3· 3 叶片前6阶频率
二阶 854.54 三阶 1240 四阶 1588.4 五阶 1976 六阶 2402.1
综上可知，固定边界约束条件计算所得的叶片固有频率要大于弹性支撑边界约 束条件，可以认为是一种极限状态，固定约束使叶片的刚度增加，频率升高。
• 4.按用途分类 • ①电站汽轮机：仅用来带动发电机发电的汽轮机称为电站 汽轮机。 ②供热式汽轮机：既带动发电机发电又对外供热的汽轮机 称为供热式汽轮机，又称为热电联产汽轮机。 ③工业汽轮机：用来驱动风机、水泵、压缩机等机械设备 的汽轮机称为工业汽轮机。 ④船用汽轮机：专门用于船舶推进动力装置的汽轮机称 为船用汽轮机
387 873.82 1250.9 1609.6 2064.9 2423.9
388.03 876.26 1252.9 1612.5 2074.9 2427.9
388.3 876.9 1253.5 1613.3 2077.6 2428.8
395 390 385 380 375 370 365 360 355 350 4 6 8 10 12 14 16 18
N/mm Hz 一阶 二阶 三阶 四阶 五阶 六阶 N/mm Hz 一阶 二阶 三阶 四阶 五阶 六阶 1x104 352.17 806.5 1209.1 1516.7 1883.9 2355.7 1x1011 1x105 368.48 834.2 1219.8 1558.5 1939.6 2370.7 1x1012 1x106 373.59 844.17 1224.9 1573.9 1962.7 2378.8 1x1013 1x107 374.6 846.25 1226.1 1577.2 1967.5 2381 1x1014 1x108 374.78 846.62 1226.3 1577.8 1968.4 2381.4 1x1015 1x109 374.81 846.67 1226.4 1577.9 1968.5 2381.4 1x1016 1x1010 374.83 846.72 1226.4 1578 1968.7 2381.5 1x1017
1260 1250 1240 1230 1220 1210 1200 4 6 8 10 12 14 16 18
lgk,其中k为弹性支撑刚度，单位 N/mm
1620
1600 1580 1560 1540 1520 1500 4 6 8 10 12 14 16 18
lgk,其中k为弹性支撑刚度，单位 N/mm
• 此外按汽流方向分类可分为轴流式、辐流式、周流式汽轮 机；按汽缸数目分类可分为单缸、双缸和多缸汽轮机；按 机组转轴数目分类可分为单轴和双轴汽轮机；按工作状况 分类可分为固定式和移动式汽轮机等。
汽轮机基本组成
• 汽轮机本体由转动部分和固定部分组成。 • 转动部分包括：动叶栅、叶轮、主轴、联轴器等。 • 固定部分包括：汽缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套、汽封、轴承 、轴承座、机座、滑销系统等。
• 3.按蒸汽压力分类 • 进入汽轮机的蒸汽参数是指进汽的压力和温度， 按不同的压力等级可分为： ①低压汽轮机：主蒸器压力为1.2---2.0Mpa; ②中压汽轮机：主蒸器压力为2.1---4.0Mpa; ③高压汽轮机：主蒸器压力为8.1---12.5Mpa; ④超高压汽轮机：主蒸器压力为12.6---15.0Mpa; ⑤亚临界压力汽轮机：主蒸器压力为15.1--22.5Mpa; ⑥超临界压力汽轮机：主蒸器压力大于22.1Mpa; ⑦超超临界压力汽轮机：主蒸器压力大于27Mpa 。
lgk,其中k为弹性支撑刚度，单位 N/mm
890 880 870 860 850 840 830 820 810 800 4 6 8 10 12 14 16 18
lgk,其中k为弹性支撑刚度，单位 N/mm
第一阶共振频率，单位Hz
第二阶共振频率，单位Hz
第三阶共振频率，单位Hz
第四阶共振频率，单位Hz
375 847.07 1226.8 1578.6 1970 2382.1
375.89 848.85 1228.8 1581.9 1977.2 2385.1
378.59 854.54 1234.2 1590.1 1997.8 2394
383.74 866.15 1244.3 1602.1 2036.4 2412
1500
整圈叶片Campbell图
k=8
1400 1300 1200 1100 1000 900
频率 f/Hz
733.07
948.26 1063.6 1123.2 1158.8 1185.7
1211.4 1239.9
745.93
958.84 1075.3 1136.3 1173.5 1201.9
1229 1258.9
14
3.叶片的振动特性
3.1 叶片在不同边界条件下的频率和振型
• （1）固定边界约束条件
阶次 1 2 3 4 5 6
频率(Hz) 389.73 400.24 430.02 474.91 530.48 389.73
振型 一阶弯曲 二阶弯曲 一阶扭转 弯扭复合 二阶扭转 三阶弯曲
• （2）弹性支撑边界约束条件
（a）等截面直叶片 （b）变截面扭曲叶片 1—叶顶； 2—叶型； 3—叶根