火力发电厂转动设备动平衡的一点体会.ppt

,火力发电厂是个旋转机械非常集中的地方，根据各个项目组实际分类大体上可分为：,在生产中旋转机械振动现象时有发生，比如 ：,各种水泵 汽轮机组的低压转子 发电机转子等,引风机 送风机 一次风机 大型轴流风机的轴承冷却风机 风扇磨煤机（高速磨直吹式锅炉） 排粉机 球磨机等,燃料系统的碎煤机、皮带机 各种油泵 有的循环硫化床锅炉不仅有粗碎煤机还有细碎煤机 化学车间的各种泵等,包含的范围广,在发电厂的数百台转动机械中产生振动的原因也各有不同，这就需要我们去分析判断，实际上主要因为动不平衡引起振动的设备也不是很多，但是大多是主机和一些重要的辅机，主要包括：汽轮机低压转子、发电机转子、励磁机转子、锅炉的引风机（离心和轴流）、锅炉的送风机（离心和轴流）、凝结水泵电机、主要辅机的电机、排粉机、一次风机、轴流引风机的轴承冷却风机、风扇磨煤机、燃料系统的粗碎煤机、硫化床锅炉的细碎煤机以及驱动各种设备的电动机，归结起来振动主要是因为：,叶轮磨损、结垢、积灰等产生 不平衡量导致的,锅炉引风机 排粉机 燃料的碎煤机,这些设备由于磨损的存在很容易产生平衡被破坏的振动，定期的就要进行动平衡工作，有的电厂除尘效果不好引风机一个月就要做一次平衡，对于除尘效果好并且防磨措施做的好的电厂平衡周期就长些。,在发电厂中由于颗粒粉尘及块状的原煤等磨损常导致设备振动,归纳起来主要包括,对于大多数转动设备产生振动的原因主要是:,在动平衡工作开始之前需要我们做项很重要的工作就是诊断。我觉得动平衡工作就跟能根据疾病给患者开药的医生一样，而判断振动原因的工作就像医院的医学专家一样，能下诊断的专家不多而会开药的医生多得是，在座各位干的工作就是医学专家所干的活，给设备出诊断，所以非常重要。振动信号的产生以及那些傅立叶变换、公式推导什么的我就不多说了，大家懂得比我多多了，下面我从判断分析振动原因、做动平衡的准备工作、做动平衡的注意事项等方面做下简单的说明，并将一些加重经验拿来与大家分享：,能引起设备振动的因素很多，在分析的时候所有可能的因素都要考虑到，所以振动分析是一项非常复杂而繁琐的工作。,一、首先要做的工作是 搜集和掌握相关的知识和资料,1、机器结构性能资料：包括机器的工作原理，机器在整个生产过程中的地位和作用，重要的动态参数，如驱动功率、流量、压力、转速变化范围、电流、电压、温度等，机器结构组成和参数，如轴承型式、密封结构、联轴节结构、齿轮齿数、叶片数、共振频率、临界转速等等。,2、操作运行情况：包括负荷及其变化情况、润滑情况、起动和停机情况、工艺参数变化情况等。,3、机器周围环境的影响：包括温度、湿度、与其他机器的关联、地基沉降、电压波动等因素对机器性能的影响。,4、故障与维修情况：包括上次大修时间、大修时作过哪些调整、运转以来发生故障及对故障处理情况的记录和档案、机器的薄弱环节及预计容易发生故障的类型和部位、同型号、同工作条件下其他机器的故障情况等。,二、其次是分析采集的数据 分析过程中要考虑以下几点：,1、根据振动信号识别设备故障是件难度很大的工作,这主要因为：同一故障可以表现出多种特征，同一特征可由不同故障引起，不同类型的机器其故障与特征的对应关系可能不完全一样，这种关系又与运行条件、环境条件、故障历史及维修情况有密切联系。,在故障诊断中，熟悉和掌握机器的结构、特性、使用和维修情况 以及实际诊断经验都是很重要的,2、在分析和诊断故障时，应注意从发展变化中得出准确的结论,单独一次测量往往难于对故障判断有较大把握，反复多次的追踪测量分析能使诊断更接近于真实情况。,基频的幅值和相位 次谐波和高次谐波的幅值和相位 其他重要频率分量的幅值 时域波形以及轴心轨迹的形状、大小和旋转方向,例 如,对当前机器的振动信号进行各种观察和分析时，应与正常运行状态下的振动进行比较，注意哪些参数发生了变化及变化程度如何。,基频分量变化不大而2倍频幅值明显增大可能说明不对中加剧，喘振使轴向振动变化明显，而不平衡增大使水平和垂直方向振动同步增长。,趋势分析也是有效的方法，不但分析振动有效值或峰-峰值变化趋势，而且分析基频、1/2倍频、2倍频等各频率分量的变化趋势，从而得出振动是稳定不变、逐渐上升、时升时降还是迅速增大等信息。如：不平衡加大使振动缓慢而稳定上升，叶片断落则使振动幅值突然上升。,3、每一种引发异常振动的故障源都产生一定频率成分的振动， 可能是单一频率，也可能是一组频率或某个频带。,根据振动信号的频率组成， 可以很快排除一批不可能出现的故障， 将注意力集中在几个可能的故障原因上。,不平衡主要引起基频振动； 不对中不但影响基频振动，还可引起2倍频及其他高倍频振动； 滑动轴承油膜涡动的振动频率为（0.420.48）RPM，油膜振荡的振动频率为转子一阶临界转速频率； 转子与固定部件之间的摩擦激发较宽频带的振动，可能包括基频、倍频、次谐波、转子零部件固有频率； 转子组件、基础台板、底座松动的振动频率以基频为主，可能伴有倍频或1/2RPM、1/3RPM等分数倍频。,4、分析振动的方向性和幅值稳定性,不平衡量增大，则径向水平、垂直两个方向的振幅同时增长； 不对中径向振幅增大，但同时还可引起轴向振动； 基座松动时垂直方向振动明显大于水平方向振动； 转子组件松动引起的振动，其幅值不稳定； 油膜涡动和油膜振荡则以径向振动为主，振幅不稳定； 转子裂纹引起的2倍频振动，水平方向和垂直方向的振幅大小相近。,常见故障及滑动轴承的故障特征,为了能对故障做出正确的分析与诊断，在此介绍几种,1、不平衡的特征,当转子质量中心偏离转动中心时出现不平衡。造成不平衡的原因通常是：装配不适当、转子积灰生锈、转子质量磨损、叶片进灰或部件脱落等。,（1）径向振动大 基频有稳定的高峰，其他倍频振幅较小。 基频幅值随转速增大而增大，这是不平衡的重要特征。,常见故障及滑动轴承的故障特征,为了能对故障做出正确的分析与诊断，在此介绍几种,1、不平衡的特征,（2）轴向振动较小,（1）造成径向振动基频幅值大的其他故障有：轴不对中、轴弯曲、机械松动及机械共振。应将它们与不平衡区分开，在检测不平衡之前予以纠正。,（2）若1RPM、2RPM、3RPM等分量大，而且垂直方向的振动明显大于水平方向振动，可能是基础松动。,（3）若轴向振动较大，并且径向和轴向的1RPM、2RPM、3RPM分量较大，可能是轴不对中。,（5）对于电机，若基频幅值大的同时，其振动时域波形有缓慢调制现象，可能是机电故障，如转子断条或裂纹。,（4）稍微改变转速，若基频幅值变化很大，可诊断为机械共振。,（6）轴弯曲与不平衡有相似的频谱特征。区分的方法是：低速转动下检查转子各部位的径向跳动量，可判断是否有初始弯曲；在一定转速下改变机组负荷，若振动随负荷和时间而变化，则可能是局部摩擦、受热或冷却不均匀引起的热弯曲。,在测试振动设备的时候，要是能结合相位来进行判断会更准确一些，不过转动设备上很少有测量光标，所以要是有机会一定要在要测试之前在转子上贴上光标，这样有利于振动原因分析。 不平衡振动的水平方向、垂直方向的相位基本相差90度，而松动的相位基本是定向振动，也就是说水平、垂直方向的振动相位基本相同。不平衡振动相位稳定，变化幅度很小。 通过以上步骤如果判断不是平衡的问题就不应该进行动平衡工作，可根据判断的振动原因制定相应的维修方案来解决问题。,2、不对中的特征,两个相连接的机器轴线不平行或不重合，一个或多个轴承安装倾斜或偏心，即为不对中。造成不对中的原因可以是装配不当，调整不够，基础损坏，热胀或联轴节锁死。,（1）轴向振动大 1RPM、2RPM甚至3RPM处有稳定的高峰，一般达到径向振动的50%以上，若与径向振动一样大或比径向振动更大，表明情况严重。 410RPM分量小。,（2）径向振动大 1RPM、2RPM甚至3RPM处有稳定的高峰，特别2RPM分量有可能超过1RPM分量。 410RPM分量小。,（3）时域波形稳定，每转出现1个、2个或3个峰，无大的加速度冲击现象。,2、不对中的特征,a不对中时振动频谱 b不对中时振动波形,2、不对中的特征,（4）弯曲、不对中的相位特征： 相位稳定；轴两端轴向之间相位差180,关于不对中的几点说明：,1）在确认不对中的若干特征时，若显示出下列现象之一，则可能是机械松动： 轴向振动小； 410RPM分量较大； 时域波形杂乱，无明显峰值。 （2）在诊断为不对中时，若1RPM分量比其他分量占优势，可能是角不对中。,（3）若时域波形不稳定或显示出有较大冲击现象，可能是其他故障。 （4）对于电机，若基频及其他倍频分量大的同时，其振动波形有调制现象，或基频处出现边频，可能存在机电方面的故障，如转子断条或轴承倾斜导致的偏心。,3、机械松动的特征,机械松动分为结构松动和转动部件松动。 造成机械松动的原因是：安装不良、长期工作造成过渡磨损、基础或基座损坏或零部件破坏。,（1）径向（特别是垂直方向）振动大 除基频分量外，还有很大的倍频分量，特别是310倍频。 振动可能具有高度的方向性。 可能有1/2RPM、3/2RPM、5/2RPM等分数谐频分量，这些分量随时间的增长而加大。 时域波形可能较杂乱，有明显的不稳定的非周期信号。可能有大的冲击信号。 （2）轴向振动小或正常。,3、机械松动的特征,机械松动时振动频谱和波形 a机械松动时振动频谱 b机械松动时振动波形,机械松动的几点说明：,1）若故障严重，还会出现1/3RPM、1/4RPM等分量。 2）机械松动也可在达到工作温度且零部件已经热膨胀后才出现。 3）水平固定的机器，若基座松动，则垂直方向会出现很大的一倍频振动，比水平方向振动还大。,滑动轴承的故障特征,滑动轴承可能有多种故障，其中包括间隙过大，油膜涡动和油膜振荡以及摩擦。造成这些故障的原因是装配不当，润滑不良，负荷欠妥，长久磨损及轴承设计不当。,轴与轴承间隙过大，这种情况类似于不对中和机械松动，应注意其区别。,频谱和波形特征如下：,（1）径向振动较大，特别是垂直方向： 有稳定的l、2或3RPM分量； 可能有明显的高次谐波分量（410）RPM。 （2）可能有较大的轴向振动，特别对于止推轴承： 有稳定的l、2或3RPM分量； 可能有较高次谐波分量。,（3）径向和轴向时域波形为稳定的周期波形占优势，每转一圈有1、2或3个峰值。没有较大的加速度的冲击现象。若轴向振动与径向振动大小相近，表明问题严重。,间隙大的几点说明：,（l）间隙过大与不对中的区分可根据以下两点： 间隙过大时垂直方向振动比水平方向更大；而不对中时垂直与水平方向振动相同； 间隙过大时（410）RPM分量较显著，类似于机械松动的现象；而不对中时高次谐波小。,（2）间隙过大与机械松动的区分可根据以下两点： 间隙过大时其时域波形为稳定的周期波形占优势，且没有大的冲击现象；而机械松动时其时域波形较杂乱，有明显的非周期性信号使波形不稳定； 间隙过大时轴向振动可能较大，特别是止推轴承；而机械松动时轴向振动较小或正常。,一般应在排除了机械松动的可能性之后再确认间隙过大,在轴与轴承间隙太大或机组热态不对中等引起较大振动的情况下，若加之轴承设计不当、润滑不良或由于载荷、转速的突变破坏了正常润滑状态，可能产生油膜涡动。在此情况下，如果转速高于轴系一阶临界转速的两倍，则涡动可能发展成更危险的油膜振荡。,频谱、轴心轨迹和波形特征,（l）较大的径向振动。频谱中有明显而稳定的涡动频率分量（4248）%RPM分量。可能有高次谐波分量。 （2）轴向振动在涡动频率处的分量较小。 （3）若在一阶临界转速频率处出现显著峰值，则表明已出现油膜振荡。 （4）轴心轨迹呈现双椭圆或紊乱不重合，模拟轴心轨迹呈现内“8”字形。 （5）时域波形中稳定的周期信号占优势，每转一周少于一个峰值，没有较大的加速度冲击。,滑动轴承油膜涡动或油膜振荡时的频谱、波形,轴颈与轴承表面直接接触就发生磨擦，摩擦可以是间断的或连续的。引起摩擦的原因是润滑不足，间隙不适当，载荷不正确或其他故障造成的较大振动。摩擦往往造成轴的反向涡动。,频谱、轴心轨迹和波形特征,（1）对于间断性摩擦： 径向振动较大，有不稳定的1/2、1/3或1/4RPM分量，类似于机械松动引起的1/2RPM分量； 时域波形中有不稳定的冲击信号占优势，轴每转一圈只有少于一个的峰值； 轴向振动小。 （2）对于连续摩擦： 径向振动大（止推轴承除外），高频部分能量较大； 时域波形中有不稳定的“噪声”信号； 轴向振动小（对于止推轴承，有摩擦时其轴向振动大于径向振动）。,以上是判断设备振动原因的一些常用分析手段，掌握这些特征对判断是否因为不平衡产生的振动十分重要，这些都是在平衡之前要考虑的因素。如果判断是不平衡的原因，那么接下来就是做动平衡的准备工作了。,1、对于需要焊接的设备如离心送引风机、排粉机、碎煤机、风扇磨煤机等就要通知电厂人员准备好电焊机及切割枪、试重、配重用的铁板，在有易燃物的工作环境还要准备灭火器等消防用品；对那些叶轮上有平衡槽或平衡孔的设备如轴流风机、低压转子、发电机等就相对简单，准备平衡块或者平衡螺钉即可；称量试重配重的电子秤。,动平衡的准