汽轮发电机组振动原因分析

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汽轮发电机组振动原因分析

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2011年7 月 1 日

目录

一、论文简述： (01)

二、汽轮发电机组振动方式的评定： (02)

三、汽轮发电机组振动的类型及定义： (03)

四、汽轮发电机组振动测试要求： (04)

五、汽轮发电机组振动带来的危害： (05)

六、汽轮发电机组振动的分析实验： (05)

1、励磁电流试验 (06)

2、转速试验 (07)

3、负荷实验 (08)

4、轴承润滑油膜实验 (09)

七、汽轮发电机组振动小结： (10)

汽轮发电机组振动原因分析

一、论文简述：

汽轮机组振动范围的规定(单位：毫米)对设备的危害很大，但振动要求在规定范围是允许的。汽轮发电机组的振动是一个比较复杂的问题。造成振动的原因很多，但是我们只要能抓住矛盾的特殊性，即抓住振动时表现出来的不同特点，加以分类分析分析判断，就有可能找出振动的内在原因并予以解决。

值得注意的是，随着汽轮机功率的增大，在轴承座刚度相当大的情况下，转子的较大振动并不能在轴承座上反映出来。所以就汽轮机安全运行而言，必要的试验，求证真实的数据是非常重要的。如何求证分析振动原因是我们讨论的话题。

评语：

二、汽轮发电机组振动方式的评定：

电力工业法规中规定，评定汽轮发电机组的振动以轴承垂直、水平、轴向三个方向振动中最大者作为评定的依据。

轴承垂直振动测点是在轴承座顶盖上正中位置；水平测点是在轴承盖中分面正中位置，平行于水平面，垂直于转子轴线；轴向测点，是在轴承盖上方与转子轴线平行。

三、汽轮发电机组振动的类型及定义：

汽轮发电机组基本上是按照振动频谱来划分振动的。振动可分为：普通强迫振动、电磁激振、撞击振动、随机振动、轴瓦自激振动、参数振动、汽流振动、摩擦涡动、高次谐波共振、谐波共振等类型。【普通强迫振动：振动系统在周期性的外力作用下，其所发生的振动称为受迫振动，这个周期性的外力称为驱动力。

电磁激振：是发电机组利用自身电磁力作激振力，对于非接触激振场合。特别是对回转件产生的的激振。

随机振动：在未来任一给定时刻，其瞬时值不能精确预知的振动。不能用确定性函数描述但具有一定统计规律的振动。

轴瓦自激振动：轴瓦自激振动一般分为半速涡动和油膜振荡两个过程。转子工作转速在两倍转子第一临界转速以下所发生的轴瓦自激振动，称为半速涡动，因为这时自激振动频率近似为转子工作频率的一半。转子工作转速高于两倍第一临界转速时所发生的轴瓦自激振动，称为油膜振荡，这时振动频率与转子第一临界转速接近，从而发生共振，所以转子表现为强烈的振荡。

参数振动：由于外来作用使系统参数（如摆长、转动惯量、刚度等）按一定规律变化而引起的振动。

气流振动：蒸汽从喷嘴出来后它在喷嘴的中心（宽度中心，不是高度中

心——不知道用什么词了）的速度要比两边的速度高，动叶从上一个喷嘴中心到下一个喷嘴中心的旋转过程中，受力有一个大——小——大的变化过程，相当于一次振动，这就是汽流激振。

摩擦振动：滑动轴承工作时，油膜的楔形按油的平均流速绕轴瓦中心运动的现象称为油膜涡动，因其平均速度为轴颈圆周速度的一半，故又称为半速涡动，整体又称为摩擦振动。、

高次谐波振动：将非正弦周期信号按傅里叶级数逐项展开，频率为原信号频率两倍及以上的正弦分量称为高次谐波。由高频次谐波引起的振动为高次谐波振动。

谐波振动：谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量】

四、汽轮发电机组振动测试要求：

振动一般用振动检振仪测量，若加频谱分析则更为准确。机组振动故障分析时，一般需进行以下几项振动测试：

⑴测定基频振动或振动频谱⑵轴承座的刚度检测

⑶振动与机组运行参数试验⑷故障诊断的验证试验

振动是指一种周期性的往复运动，处在高速旋转下的汽轮发电机组，在正常运行中总是存在着不同程度和方向的振动。对于振动，我们要求它测试愈小愈好。

对设备的危害不大，因而是允许的。这里所讲的振动，都是指对设备有危害，超出了允许范围的振动。

五、汽轮发电机组振动带来的危害：

汽轮发电机组振动过大时可能引起的危害和严重后果如下：

1)机组部件连接处松动，地脚螺丝松动、断裂；

2)机座(台板)二次浇灌体松动，基础产生裂缝：

3)汽轮机叶片应力过高而疲劳折断；

4)危机保安器发生误动作；

5)通流部分的轴封装置发生摩擦或磨损，严重时可能因此一起主轴的弯曲；

6)滑销磨损，滑销严重磨损时，还会影响机组的正常热膨胀，从而进一步引起更严重的事故；

7)轴瓦乌金破裂，紧固螺钉松脱、断裂；

8)发电机转子护环松弛磨损，芯环破损，电气绝缘磨破，一直造成接地或短路；

9)励磁机整流子及其碳刷磨损加剧等；

从以上多处可以看出，振动直接威胁着机组的安全运行。因此，在机组一旦出现振动时，就应及时找出引起振动的原因，并予以消除，决不允许在强烈振动的情况下让机组继续运行。

六、汽轮发电机组振动的分析实验：

汽轮发电机组的振动是一个比较复杂的问题。造成振动的原因很多，但是我们只要能抓住矛盾的特殊性，即抓住振动时表现出来的不同特点，加以分析判断，就有可能找出振动的内在原因并予以解决。

1、励磁电流试验

试验目的在于判断振动是否由电气方面的原因引起的，以及是由电气方面的哪些原因引起的。

如加上励磁电流后机组发生振动，断开励磁电流振动消失。则可肯定振动是有电气方面的原因造成的，此时可继续进行励磁电流试验。通过励磁电流试验得出如下两种结果：

1)随着励磁电流的增加，振动数值跟着加大，此种情况表明，振动是由于磁场不平衡引起的。造成磁场不平衡的原因有：发电机转子线圈短路：发电机转子和静子间空气间隙不均匀等；

2)磁场电流增加时振动不立即增大，而是随着磁场电流增加在一定的时间内成阶梯状的增大，在励磁电流增大时尤为显著。这表明振动和转子在热状态下的质量不均衡有关。

2、转速试验

试验目的在于判断振动和转子质量不平衡的关系，同时可找出转子的临界转速和工作转速接近的程度。

试验一般在启动(或停机)过程中进行。转速每升高100—200r/min 记录振动值一次，试验的最高转速最好取为105％工作转速，以便观察振动变化的趋向。本试验可在汽轮机与发电机断开情况下进行，也可在连接情况下进行。

通过本试验还应检查临界转速和工作转速是否过分接近。一般设计时应使二者相差30％左右，但由于运行期间拆去了一些零件或在转子上加工等，就有可能十分精确而达到完全平衡，这样工作转速离临界转速过近，机组运行中必然要发生较大振动。