汽轮机组常见振动故障及原因分析
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力F。
2.2转子热弯曲的故障特征
发电机转子热弯曲故障特征 (1)振动与励磁电流有密切关系。 (2)发电机转子冷却系统不均匀引起热 弯曲时,冷却介质入口温度越低,则振 动越大;入口温度越高,则振动越小。 (3)发电机转子出现的热弯曲大多是暂
态弯曲。 (4)因摩擦效应导致转子出现不均匀轴 向力引起的热弯曲,振动的增大具有一
定的突发性。 (5)发电机转子热弯曲分为可逆和不可
逆两者情况。
汽轮机转子热弯曲的故障特征 (1)特征频率为1X;
(2)振幅不会发生跳跃式的变化,振动的 相位不稳定;
(3)振动随转速的变化关系明显; (4)振动随负荷的变化关系明显; (5)停机过程的振动会明显高于启动过程
2. 3热弯曲故障原因
汽轮机转子热弯曲原因
r — 不平衡质量偏
心距
— 转动角速度
1.3 质量不平衡故障诊断 振幅
区分出具体的故障模式
作为严密的诊断,汽轮发电机 组的质量不平衡应该具有以下的特
征: 1)振动以基频(1X)为主,同时,出现
较小的高次谐波,整个频谱呈所谓 的“枞树形”。 2)在转速一定时振幅和相位是稳定的 3)多次启动振动有再现性 4)可以排除刚度、共振等因素 5)振动随负荷变化不明显 6)轴心运动轨迹为圆形或椭圆形
1X 转子不2平X 衡故障频3X谱图 4X 频率 5号瓦y方向的振动趋势图
转子轴心轨迹
2.转子热弯曲引起的故障
2.1 转子热弯曲故障概述
转子受热后出现的弯曲变形称为热弯曲。热弯曲将导致转子平衡状态的变化, 因此热弯曲又称为热不平衡。转子热不平衡是指转子受热后(如机组带有功负荷或发电机 转子加励磁电流后)产生附加的不平衡力而出现振动改变的现象。
转子质量不平衡是汽轮发电机组最为常见的故障。据有关统计,在现场发生的机组 振动故障中,有转子不平衡造成的约占80%,属于转子质量不平衡的将达到90%左右。
转子质量不平衡是指在工程实际中,由于材料的不均匀和设计、制造及安装的偏差,转 子的惯性主轴与旋转轴线多少有些偏离。在转子转动中,偏心质量产生的离心力是个不平衡力 系,传递到转子的支撑轴承和基础上将产生振动。当转速一定时,离心力的大小正比于质量与 偏心距的乘积,在平衡技术中将其称为不平衡量,简称不平衡。
3. 动静碰摩引起的故障
3.1 动静碰摩故障概述
按碰摩方向分类
按转子摩擦的接触面情况(径 向碰摩)
径向碰摩 轴向碰摩 全周碰摩 部分碰摩
按碰摩的位置(径向碰摩)
转动部分的摩擦部位在非转 轴的转动部件
转动部分的摩擦直接发生在 转轴本身
1
3.2 动静接触的原因
(1)汽缸跑偏或基础不均匀沉陷。 (2)蒸汽温度的变化。如果蒸汽温度的变化过于剧烈,将引起静止部件的变形。
转子质量不平衡
原始质量不平衡
转动部件松动脱落
1
1.2 质量不平衡故障机理
转子质量不平衡产生振动的机理是,转子各横截面的质心连线 与各截面的几何中心连线不重合,从而使转子在旋转时,各截面的离 心力构成一个空间连续力系,转子的挠度曲线为一连续的三维曲线,
如下图所示。
F mr2
式中 :
m
— 不平衡质量
(1)转轴上内应力过大,转轴材质 不均。
(2)汽轮机叶轮的轮毂之间或轴上 其他套装零件与轴凸台之间轴向间
隙不足或不均匀。 (3)转轴存在径向不对称温差。
(4)转子与水或冷蒸汽接触。 (5)动静摩擦。
发电机转子热弯曲原因
(1)转子锻件材质不均匀。 (2)匝间短路。
(3)冷却系统故障。发电机转子的 冷却方式分为空冷、水冷和氢冷。
它们都可能出现冷却系统故障。 (4)绝缘变化。
(5)转子线圈膨胀受阻。 (6)转轴上套装零件失去紧力。
(7)楔条紧力不一致。
1
2.4 热弯曲故障解决措施
(1) 如果发电机转子的振动与冷却 介质的温度有关,这时需要进 行转子通风试验和流量试验 (来确定局部堵塞部位,然后 进行反冲洗,疏通冷却通道。
(2)当怀疑发生绕组局部短路或匝间 短路时,需要进行一些电气试 验查找短路部位,如气隙探测 绕组实验。
热弯曲是一种机组较为常见的振动故障,引起热弯曲的原因也是多种多样。针对 整个汽轮发电机组而言,可分为两部分来研究热弯曲故障,包括汽轮机转子热弯曲和发电 机转子热弯曲。
汽轮机转子在高温和高压的蒸汽介质中工作,发电机转子在投入励磁电流后也会被 加热。一般来说,转子温度的均匀增加只会引起长度的增加,而不会使转子产生弯曲。之所 以发生弯曲,是由于转子截面存在着某种不对称的因素,包括温度不对称、受力不对称、材 质不对称等,左下图转子上下表面温度不等,右下图中由于摩擦效应在转子表面产生的轴向
汽轮发电机组常见振动故障分析
1
质量不平衡引起的故障
2
转子热弯曲引起的故障
3
动静碰摩引起的故障
4
自激振动引起的故障
5
转子不对中引起的故障
6
支撑松动引起的故障
7Байду номын сангаас
结构共振引起的故障
8
汽轮发电机振动故障
9
轴承座轴向振动引起的故障
10
转子裂纹引起的故障
11
动态标高变化引起的故障
1.质量不平衡引起的故障
1.1 质量不平衡故障概述
对于汽轮机转子热弯曲产生的
振动,如果振动在限值以内, 也可不予考虑。当超过限值, 但振动增量相对不大且较为稳 定,以及无法查明热弯曲原因, 或已查明原因但一时无法处理 时,则可以考虑对汽轮机转子 进行热平衡,补偿一部分热弯 曲产生的质量不平衡。
发电机转子热弯曲故障 解决措施
汽轮机转子热弯曲故障 对策
出现锯齿尖角
测 值 振幅增大 振幅增大
幅增大
或小环。整周 振动信
故参
振动以基频 碰磨轴心轨迹 号的波
障数
为主同时也 为圆形或椭圆 峰多,波
参 数 征
征 兆
0-125 正常, 0-125 正常, 阈值 125-254 报 125-254 报 0-60 正常,
伴随高次谐 波或低频成
分出现
形且比较紊 乱;单点局部 碰摩呈内 8 字
形毛糙、 不稳定, 或有削
兆
警,254 以 警 254 以上 80 以上报警
(3) 汽缸进水和保温不良。 (4)排汽缸的快速加热和冷却。
(5)汽封损坏。 (6)暖机不充分,在转子存在较大晃度的情况下开机。
(7)剧烈振动。
3.3 机组动静碰摩的故障征兆
故障模式 参数 名称
轴承 X 向轴 轴承 Y 向轴
振
振
动静碰摩
瓦振
振动频率
轴心轨迹
波形
监 监测 振幅突变, 振幅突变, 振幅突变,振
2.2转子热弯曲的故障特征
发电机转子热弯曲故障特征 (1)振动与励磁电流有密切关系。 (2)发电机转子冷却系统不均匀引起热 弯曲时,冷却介质入口温度越低,则振 动越大;入口温度越高,则振动越小。 (3)发电机转子出现的热弯曲大多是暂
态弯曲。 (4)因摩擦效应导致转子出现不均匀轴 向力引起的热弯曲,振动的增大具有一
定的突发性。 (5)发电机转子热弯曲分为可逆和不可
逆两者情况。
汽轮机转子热弯曲的故障特征 (1)特征频率为1X;
(2)振幅不会发生跳跃式的变化,振动的 相位不稳定;
(3)振动随转速的变化关系明显; (4)振动随负荷的变化关系明显; (5)停机过程的振动会明显高于启动过程
2. 3热弯曲故障原因
汽轮机转子热弯曲原因
r — 不平衡质量偏
心距
— 转动角速度
1.3 质量不平衡故障诊断 振幅
区分出具体的故障模式
作为严密的诊断,汽轮发电机 组的质量不平衡应该具有以下的特
征: 1)振动以基频(1X)为主,同时,出现
较小的高次谐波,整个频谱呈所谓 的“枞树形”。 2)在转速一定时振幅和相位是稳定的 3)多次启动振动有再现性 4)可以排除刚度、共振等因素 5)振动随负荷变化不明显 6)轴心运动轨迹为圆形或椭圆形
1X 转子不2平X 衡故障频3X谱图 4X 频率 5号瓦y方向的振动趋势图
转子轴心轨迹
2.转子热弯曲引起的故障
2.1 转子热弯曲故障概述
转子受热后出现的弯曲变形称为热弯曲。热弯曲将导致转子平衡状态的变化, 因此热弯曲又称为热不平衡。转子热不平衡是指转子受热后(如机组带有功负荷或发电机 转子加励磁电流后)产生附加的不平衡力而出现振动改变的现象。
转子质量不平衡是汽轮发电机组最为常见的故障。据有关统计,在现场发生的机组 振动故障中,有转子不平衡造成的约占80%,属于转子质量不平衡的将达到90%左右。
转子质量不平衡是指在工程实际中,由于材料的不均匀和设计、制造及安装的偏差,转 子的惯性主轴与旋转轴线多少有些偏离。在转子转动中,偏心质量产生的离心力是个不平衡力 系,传递到转子的支撑轴承和基础上将产生振动。当转速一定时,离心力的大小正比于质量与 偏心距的乘积,在平衡技术中将其称为不平衡量,简称不平衡。
3. 动静碰摩引起的故障
3.1 动静碰摩故障概述
按碰摩方向分类
按转子摩擦的接触面情况(径 向碰摩)
径向碰摩 轴向碰摩 全周碰摩 部分碰摩
按碰摩的位置(径向碰摩)
转动部分的摩擦部位在非转 轴的转动部件
转动部分的摩擦直接发生在 转轴本身
1
3.2 动静接触的原因
(1)汽缸跑偏或基础不均匀沉陷。 (2)蒸汽温度的变化。如果蒸汽温度的变化过于剧烈,将引起静止部件的变形。
转子质量不平衡
原始质量不平衡
转动部件松动脱落
1
1.2 质量不平衡故障机理
转子质量不平衡产生振动的机理是,转子各横截面的质心连线 与各截面的几何中心连线不重合,从而使转子在旋转时,各截面的离 心力构成一个空间连续力系,转子的挠度曲线为一连续的三维曲线,
如下图所示。
F mr2
式中 :
m
— 不平衡质量
(1)转轴上内应力过大,转轴材质 不均。
(2)汽轮机叶轮的轮毂之间或轴上 其他套装零件与轴凸台之间轴向间
隙不足或不均匀。 (3)转轴存在径向不对称温差。
(4)转子与水或冷蒸汽接触。 (5)动静摩擦。
发电机转子热弯曲原因
(1)转子锻件材质不均匀。 (2)匝间短路。
(3)冷却系统故障。发电机转子的 冷却方式分为空冷、水冷和氢冷。
它们都可能出现冷却系统故障。 (4)绝缘变化。
(5)转子线圈膨胀受阻。 (6)转轴上套装零件失去紧力。
(7)楔条紧力不一致。
1
2.4 热弯曲故障解决措施
(1) 如果发电机转子的振动与冷却 介质的温度有关,这时需要进 行转子通风试验和流量试验 (来确定局部堵塞部位,然后 进行反冲洗,疏通冷却通道。
(2)当怀疑发生绕组局部短路或匝间 短路时,需要进行一些电气试 验查找短路部位,如气隙探测 绕组实验。
热弯曲是一种机组较为常见的振动故障,引起热弯曲的原因也是多种多样。针对 整个汽轮发电机组而言,可分为两部分来研究热弯曲故障,包括汽轮机转子热弯曲和发电 机转子热弯曲。
汽轮机转子在高温和高压的蒸汽介质中工作,发电机转子在投入励磁电流后也会被 加热。一般来说,转子温度的均匀增加只会引起长度的增加,而不会使转子产生弯曲。之所 以发生弯曲,是由于转子截面存在着某种不对称的因素,包括温度不对称、受力不对称、材 质不对称等,左下图转子上下表面温度不等,右下图中由于摩擦效应在转子表面产生的轴向
汽轮发电机组常见振动故障分析
1
质量不平衡引起的故障
2
转子热弯曲引起的故障
3
动静碰摩引起的故障
4
自激振动引起的故障
5
转子不对中引起的故障
6
支撑松动引起的故障
7Байду номын сангаас
结构共振引起的故障
8
汽轮发电机振动故障
9
轴承座轴向振动引起的故障
10
转子裂纹引起的故障
11
动态标高变化引起的故障
1.质量不平衡引起的故障
1.1 质量不平衡故障概述
对于汽轮机转子热弯曲产生的
振动,如果振动在限值以内, 也可不予考虑。当超过限值, 但振动增量相对不大且较为稳 定,以及无法查明热弯曲原因, 或已查明原因但一时无法处理 时,则可以考虑对汽轮机转子 进行热平衡,补偿一部分热弯 曲产生的质量不平衡。
发电机转子热弯曲故障 解决措施
汽轮机转子热弯曲故障 对策
出现锯齿尖角
测 值 振幅增大 振幅增大
幅增大
或小环。整周 振动信
故参
振动以基频 碰磨轴心轨迹 号的波
障数
为主同时也 为圆形或椭圆 峰多,波
参 数 征
征 兆
0-125 正常, 0-125 正常, 阈值 125-254 报 125-254 报 0-60 正常,
伴随高次谐 波或低频成
分出现
形且比较紊 乱;单点局部 碰摩呈内 8 字
形毛糙、 不稳定, 或有削
兆
警,254 以 警 254 以上 80 以上报警
(3) 汽缸进水和保温不良。 (4)排汽缸的快速加热和冷却。
(5)汽封损坏。 (6)暖机不充分,在转子存在较大晃度的情况下开机。
(7)剧烈振动。
3.3 机组动静碰摩的故障征兆
故障模式 参数 名称
轴承 X 向轴 轴承 Y 向轴
振
振
动静碰摩
瓦振
振动频率
轴心轨迹
波形
监 监测 振幅突变, 振幅突变, 振幅突变,振