火电厂汽轮机振动故障研究.doc

毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目：火电厂汽轮机振动故障研究 姓 名： 孙 海 艳 编 号： 平顶山工业职业技术学院2011年4月18日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 孙海燕 专业 08级电厂1班 任 务 下 达 日 期 年 月 日设计（论文）开始日期 年 月 日设计（论文）完成日期 年 月 日设计（论文）题目： A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 系（部）主 任 年 月 日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录 系 专业，学生 于 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 专题（论文）题目： 指导老师： 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， ， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： 专业 年级 毕业设计（论文）题目： 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩评语： 【摘 要】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。强烈振动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。 近几十年国内有关单位对机组振动故障处理的历史和经验教训说明，对振动故障的定性一般并不困难，但在确定故障的具体原因时，由于对造成故障的机理分析有分歧，使得误判时有发生。因此，机组振动故障的诊断除需要现场经验外，还应该掌握一定的基础理论和科学的分析能力，这样才能快捷地找出故障的确切原因，提出正确的根治措施，而不致盲目地一概采用现场高速动平衡的方法，使得表面上振动有所减小，实际上没有根治，机组经过一段时间的运行或检修后，振动重复出现。 而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。 ABSTRTurning it on, tiny mechanical vibration is inevitable, vibration amplitude do not exceed the specified standard belongs to the normal vibration. Here said the vibration, refers to the unit in rotation than original levels increase amplitude, especially increases to more than allow standard vibration and is abnormal vibration. Any kind of abnormal vibration the damage of equipment are hidden danger. Strong vibration and can cause other crew components loose even damaged, aggravate action part friction, form vicious circle, aggravate equipment damage. Abnormal vibration of steam turbine generator running is the comprehensive reflection of defects, hidden trouble, is the failure of the signal. Therefore, new installation or maintenance of units, must pass after trial run, testing all bearing vibration and each bearing vibration in shaft in qualified standard, party to the unit under in operation. Vibration exceeds the then must find reason and take measures will vibration to qualified range, production or investment can be handed over a normal operation.In recent decades the relevant domestic unit to handle of vibration fault the history and experience and lessons, and explain the qualitative vibration fault is not difficult, but in general the concrete reason to determine the fault when malfunction, because of the mechanism analysis differences, makes misjudgment occur frequently. Therefore, of vibration fault diagnosis in addition to need field experience outside, still should master a certain foundation theory and scientific analysis ability, like this can quickly find out the exact cause of failure, and puts forward the correct radical measures, but not blindly defies the in-situ high dynamic balance method, make surface vibration reduced, in fact no cure, the unit after a period of operation or after repair recurring, vibration. And steam turbine thermal power enterprise undertakes the mission of generating focus. Due to its long operation, key parts long-term wears away wait for a reason, steam turbine failure frequently appeared, it seriously affected the generator set in normal operation. Steam turbine turbine abnormal vibration is complicated in the common faults a fault. Due to the vibration of the unit by various influence, often associated with machine ontology as any equipment or medium will be the reason of vibration, such as inlet steam parameters, scanty water, oil temperature, oily, etc. Therefore, in view of the steam turbine abnormal vibration analysis of the reasons are particularly important, only found reasons to symptomatic maintenance. According to lead to various causes turbine abnormal vibration analysis is the key maintenance turbine abnormal vibration.目录绪论5第一章 火电厂汽轮机概述61.1火力发电厂61.2 火电厂主设备71.3 汽轮机作用、功能等简介7第二章 汽轮机振动故障分析82.1汽轮机机组振动基本概念82.1.1机组产生振动的原因82.1.2机组异常振动的危害92.1.3机械激振力引起强迫振动92.1.4电磁不平衡力激起的振动102.2引起汽轮机组异常振动的主要原因112.2.1汽流激振现象与故障排除112.2.2转子热变形导致的机组异常振动特征、原因及排除112.2.3摩擦振动的特征、原因与排除12第三章 汽机振动的影响因素133.1设计制造方面133.2安装和检修方面143.2.1轴承的标高143.2.2轴承自身特性143.2.3机组中心143.2.4滑销系统153.2.5动静间隙153.2.6转子结垢153.2.7转子中心孔153.2.8活动部件153.3运行方面163.3.1机组膨胀163.3.2润滑油温16第四章 常见的振动故障的诊断164.1转子质量不平衡164.2转 子 的 弯 曲174.3动静碰摩174.4油膜失稳和汽流激振184.5结构共振184.6结构刚度不足194.7联轴器不对中204.8裂纹转子204.9断轴故障204.10转子中心孔进油214.11转子截面刚度不对称214.12水冲击21第五章 火电厂汽轮机组常见异常振动实例分析225.1汽轮机组振动处理实例225.2实际当中异常振动的防止和处理29结论30致谢31参考文献32绪论汽轮机是一种以蒸汽为工质，并将蒸汽的热能转为机械功的旋转机械，是现代火力发电厂中应用最广的原动机。它具有单机功率大、效率高、运行平稳和使用寿命长等优点。汽轮机可以直接驱动各种泵，风机，高炉鼓风机，压气机和船舶的螺旋桨等。汽轮机的排汽和中间抽汽可以满足生产和生活供热的需要，这种既供热又发电的供热式汽轮机具有较高的热经济性。汽轮机是现代火力发电厂中应用最广的原动机，它是高速旋转机械，由于转动部分不可能绝对平衡，故在工作时会引起机组的振动。由于喷嘴以及叶片的存在，即使在工况不变的条件下，对于通流部分来讲，也不是稳定流动，而总是有一定的周期性扰动，亦即在转动一转中，。当零件的自振频率和激振力频率合拍时会引起共振，使零件所受的动应力变大，引起零件的疲劳损坏。近几十年国内有关单位对机组振动故障处理的历史和经验教训说明，对振动故障的定性一般并不困难，但在确定故障的具体原因时，由于对造成故障的机理分析有分歧，使得误判时有发生。因此，机组振动故障的诊断除需要现场经验外，还应该掌握一定的基础理论和科学的分析能力，这样才能快捷地找出故障的确切原因，提出正确的根治措施，而不致盲目地一概采用现场高速动平衡的方法，使得表面上振动有所减小，实际上没有根治，机组经过一段时间的运行或检修后，振动重复出现。 而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。第一章 火电厂汽轮机概述1.1火力发电厂火力发电厂的原料就是原煤。原煤一般用火车运送到发电厂的储煤场，再用输煤皮带输送到煤斗。原煤从煤都落下由给煤机送入磨煤机磨成煤粉，并同时送入热空气来干燥和输送煤粉。形成的煤粉空气混合物经分离器分离后，合格的煤粉经过排粉机送入输粉管，通过燃烧器喷入锅炉的炉膛中燃烧。 燃料燃烧所需要的热空气由送风机送入锅炉的空气预热器中加热，预热后的热空气，经过风道一部分送入磨煤机作干燥以及送粉之外，另一部分直接引至燃烧器进入炉膛。 燃烧生成的高温烟气，在引风机的作用下依次流过炉膛，水冷壁管，过热器，省煤器，空气预热器，同时逐步将烟气的热能传给工质以及空气，自身变成低温烟气，经除尘器净化后的烟气由引风机抽出，经烟囱排入大气。煤燃烧后生成的灰渣，其中大的灰子会因自重从气流中分离出来，沉降到炉膛底部的冷灰斗中形成固态渣，最后由排渣装置排入灰渣沟，再由灰渣泵送到灰渣场。大量的细小的灰粒（飞灰）则随烟气带走，经除尘器分离后也送到灰渣沟。 锅炉给水先进入省煤器预热到接近饱和温度，后经蒸发器受热面加热为饱和蒸汽，再经过热器被加热为过热蒸汽，此蒸汽又称为主蒸汽。 经过以上流程，就完了燃料的输送和燃烧、蒸汽的生成燃物（灰、渣、烟气）的处理及排出。 由锅炉过热气出来的主蒸汽经过主蒸汽管道进入汽轮机膨胀作功，冲转汽轮机，从而带动发电机发电。从汽轮机排出的乏汽排入凝汽器，在此被凝结冷却成水，此凝结水称为主凝结水。主凝结水通过凝结水泵送入低压加热器，有汽轮机抽出部分蒸汽后再进入除氧器，在其中通过继续加热除去溶于水中的各种气体（主要是氧气）。经化学车间处理后的补给水（软水）与主凝结水汇于除氧器的水箱，成为锅炉的给水，再经过给水泵升压后送往高压加热器，汽轮机高压部分抽出一定的蒸汽加热，然后送入锅炉，从而使工质完成一个热力循环。 循环水泵将冷却水（又称循环水）送往凝结器，吸收乏气热量后，在缺水的地区或离河道较远的电厂，则需要高性能冷却水塔或喷水池等循环水冷设备，从而实现闭式循环冷却水系统。 经过以上流程，就完成了蒸汽的热能转换为机械能，电能，以及锅炉给水供应的过程。因此火力发电厂是由炉，机，电三大部分和各自相应的辅助设备及系统组成的复杂的能源转换的动力厂。1.2 火电厂主设备汽轮机主体主要包括：u 转动部分：动叶栅，叶轮，主轴，联轴器u 固定部分：气缸，蒸汽室，喷嘴，隔板，隔板套，汽封，轴承，机座等；u 盘车装置：火电厂主要由三大设备组成：锅炉、汽轮机和电机。汽轮机是发电厂的的原动机，它是把蒸汽的热能转化为大轴的机械能。通过锅炉与汽轮机之间的热力系统完成工质的汽水循环，热力系统包括凝汽冷却系统，回热加热系统、疏水系统以及补水系统等若干子系统，并利用各种热力设备来完成各自的功能。凝汽冷却系统主要使汽轮机的出口汽造成真空，让进入汽轮机的出口汽及工作蒸汽从高的压力和温度，膨胀到可能达到的最低压力，尽可能多的放出热量变为机械能。同时，使乏汽加以冷却凝结成水，该系统由凝汽器、抽汽器、冷水塔及管道等主要设备组成。回热加热系统的主要作用是减少进入凝汽器的蒸汽量，以减少热量损失，提高热效率，利用汽轮机的各级抽汽，在逐级加热器中给水加热，该系统的主要设备有回热加热器、除氧器等。随机组的型式和供热要求的不同，抽汽的级数和压力也不同。为保证热力系统的正常工作且适应电能负荷的变化要求，汽轮机设置有调速系统，用调速器来保证汽轮机的转速在允许的范围内变化。同时在汽轮机上还装设有保护装置，最常见的有危机保安器、盘车装置以及轴向装置等。1.3 汽轮机作用、功能等简介汽轮机是发电厂的的原动机，它是把蒸汽的热能转化为大轴的机械能。通过锅炉与汽轮机之间的热力系统完成工质的汽水循环，热力系统包括凝汽冷却系统，回热加热系统、疏水系统以及补水系统等若干子系统，并利用各种热力设备来完成各自的功能。凝汽冷却系统主要使汽轮机的出口汽造成真空，让进入汽轮机的出口汽及工作蒸汽从高的压力和温度，膨胀到可能达到的最低压力，尽可能多的放出热量变为机械能。同时，使乏汽加以冷却凝结成水，该系统由凝汽器、抽汽器、冷水塔及管道等主要设备组成。回热加热系统的主要作用是减少进入凝汽器的蒸汽量，以减少热量损失，提高热效率，利用汽轮机的各级抽汽，在逐级加热器中给水加热，该系统的主要设备有回热加热器、除氧器等。随机组的型式和供热要求的不同，抽汽的级数和压力也不同。为保证热力系统的正常工作且适应电能负荷的变化要求，汽轮机设置有调速系统，用调速器来保证汽轮机的转速在允许的范围内变化。同时在汽轮机上还装设有保护装置，最常见的有危机保安器、盘车装置以及轴向装置等。第二章 汽轮机振动故障分析2.1、汽轮机机组振动基本概念振动：物体偏离平衡位置，出现动能和位能的连续相互转换的往复运动形式称振动。受一次冲击力产生的振动自由振动：受周期性的变化力产生的振动受迫振动。振动的描述：振幅；频率；相位；方向。振幅：单向振幅振动极限位置与平衡位置之间的距离；单向振幅双向振幅图2-1 振幅示意图 双向振幅振动两极限位置之间的距离，也称峰峰值；频率：每一秒钟振动的次数；通频最大振幅的振动频率；分频某一振动中各种正弦振动的频率基频振幅最大的正弦振动频率；相位：振动信号最大值与转子谋一点的相对位置；方向：横向；轴向；扭转。2.1.1机组产生振动的原因机组转子受周期性的不平衡力产生受迫振动，产生不平衡力的原因很多,按力的性质可分为：me2mgu 不平衡离心力转子的质量中心与回转中心不重合产生的不平衡离心力或力矩，周期性变化；u 发电机不平衡的电磁力转子磁场与静子磁场间不平衡作用力；u 轴承油膜不平衡的作用力u 蒸汽对转子作用的不平衡周向力 图 2-2 转动示意图受迫振动的特点是：振幅大小与激振力成正比；振动频率等于激振力的频率；振动相位于激振力的相位有关；作用在转子上的不平衡力或力矩，不可能完全消除，只能设法减小。因此，机组的振动不可避免，只要振幅不超过允许值，不影响安全运行。但轴承支撑刚度不足，可能使振幅放大，原来合格的振动变为不合格。一般厂家保证：额定转速稳定运行时，轴承座的双振幅值不大于0.025mm，轴颈相对振动的双振幅值不大于0.076mm；在通过临界转速时，各轴承座双振幅值不大于0.08mm，各轴颈相对振动双振幅值不大于0.24mm。若出现异常振动，表明存在机械故障，影响安全运行。2.1.2机组异常振动的危害1动静部分摩擦、转子弯曲；2轴承磨损，轴承脱胎；轴承座紧固螺钉松动；3凝汽器管束和主油泵零件损坏。4发电机振动过大，滑环和电刷磨损加剧，静子槽楔松动、绝缘磨损。无法测量直接转子的最大振幅过去测量轴承座的振动振幅。虽然轴承座的振动与转子的振动成比例，但受轴承座刚度的影响，不能真实地反映转子的振动状况。现在机组采用涡流位移传感器测量轴颈相对轴承座的振动和轴承座的振动。2.1.3机械激振力引起强迫振动：转子质量的不平衡、转子挠曲、转子连接和对中心的缺陷；动静部分摩擦；铆接围带脱落、叶片断裂。如图2-31、转子质量不平衡:振幅与转速的平方成正比；通过临界转速时振动明显加剧；最大振幅相位随转速变化而变化。通过临界转速时振幅明显加大；每2、转子弯曲：造成质量偏心,其振动特点与质量不平衡相似,但振幅与弯曲的绕度大小有关,转子晃度变化（增大）；临界转速下振幅的相位与晃度的相位有关。若发生摩擦时,振动波形中有高次谐波； 3、转子对中不良；转子找中心是保证运行时，其中心线是一条连续光滑的自然垂弧。对中不良是指“两联轴节中心错位，或其端面张口不合适”。对于通过止口连接的联轴节，只要止口同心，可以保证中心不错位，但要考虑其两侧轴承座在运行中标高变化是否一致。其端面张口是在端面垂直于中心线的前提下，考虑运行中轴承座标高的变化。若两侧轴承座在运行中标高增加，安装时则留下张口；反之，则留上张口。若两侧轴承座在运行中标高变化不一致，安装时则预留适当的中心错位。转子对中不良，运行时，其中心线不是一条连续光滑的自然垂弧，其特点与转子质量静不平衡的振动相同。 中心错位 上张口 下张口 图 2-3 转子质量的不平衡本机组转子采用单轴承支撑，且各轴承座落地，运行中轴承中心基本不变。安装找中心时不必留张口和中心错位，运行的稳定性也较好。2.1.4电磁不平衡力激起的振动电磁激振力引起的强迫振动：转子线圈匝间短路，磁场偏心；转子和定子径向间隙不均匀；定子铁芯在磁力作用下发生激烈的振动，改变转子和定子径向间隙；电磁不平衡力产生的振动，在机组并网后才会产生，振幅随励磁电流的增加而增大。如图2-41）转子线圈匝间短路，转子磁场偏心，振动频率与转速一致，电压波形零线偏移；AIVNS图 2-4 电磁激振（2）转子相对静子几何偏心，对3000rpm机组，振动的频率为工频的两倍；（3）转子风道阻力不均,产生热弯曲而引起的振动。振幅也随励磁电流的增大而增大，且振幅的变化滞后于励磁电流的变化（热量传递），振动频率为工频；（4）发电机静子刚度不足：周期性变化的电磁力，激起静子振动，改变周向间隙，使转子产生耦合振动，振动的频率是工频的两倍，但静子的振幅较大。轴承油膜振荡的特点原因：在圆筒轴承轻载、轴颈表面线速度高的条件下，油膜对轴颈的作用力大于轴颈重力和科氏力的合力，使轴颈向上浮动，产生弓形涡动，涡动的频率为转速的1/2。若涡动的频率与转子临界转速合拍，形成油膜振荡。多油楔可倾瓦轴承一般不会出现油膜振荡。特点：升速过程中振动含有1/2转速的分量，在转速接近转子临界转速两倍时，突然出现强烈振动，振动频率等于转子的临界转速，且在一定转速范围内振幅和频率不随转速的升高而改变；油温升高，振幅减小或正常。处理：适当提高轴承进油温度；改变轴瓦长度或垂直间隙；采用多油楔可倾瓦轴承（承载能力较小）。pP0P02mgmgP0eeOoopP0mgo图 2-5电磁不平衡力振动的振动原理2.2、引起汽轮机组异常振动的主要原因 主要有以下几个方面，汽流激振、转子热变形、摩擦振动等。 2.2.1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。针对汽轮机组汽流激振的特征，其故障分析要通过长时间的记录每次机组振动的数据，连同机组满负荷时的数据记录，做出成组曲线，观察曲线的变化趋势和范围。通过改变升降负荷速率，从5T/h到50T/h的给水量逐一变化的过程，观察曲线变化情况。通过改变汽轮机不同负荷时高压调速汽门重调特性，消除气流激振。简单的说就是确定机组产生汽流激振的工作状态，采用减低负荷变化率和避开产生汽流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。 2.2.2转子热变形导致的机组异常振动特征、原因及排除 转子热变形引发的振动特征是一倍频振幅的增加与转子温度和蒸汽参数有密切关系，大都发生在机组冷态启机定速后带负荷阶段，此时转子温度逐渐升高，材质内应力释放引起转子热变形，一倍频振动增大，同时可能伴随相位变化。由于引起了转子弯曲变形而导致机组异常振动。转子永久性弯曲和临时性弯曲是两种不同的故障，但其故障机理相同，都与转子质量偏心类似，因而都会产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力。 与质心偏离不同之处在于轴弯曲会使两端产生锥形运动，因而在轴向还会产生较大的工频振动。另外，转轴弯曲时，由于弯曲产生的弹力和转子不平衡所产生的离心力相位不同，两者之间相互作用会有所抵消，转轴的振幅在某个转速下会有所减小，即在某个转速上，转轴的振幅会产生一个“凹谷”，这点与不平衡转子动力特性有所不同。当弯曲的作用小于不衡量时，振幅的减少发生在临界转速以下；当弯曲作用大于不平衡量时，振幅的减少就发生在临界转速以上。针对转子热变形的故障处理就是更换新的转子以减低机组异常振动。没有了振动力的产生机组也就不会出现异常振动。 2.2.3摩擦振动的特征、原因与排除 摩擦振动的特征：一是由于转子热弯曲将产生新的不平衡力，因此振动信号的主频仍为工频，但是由于受到冲击和一些非线性因数的影响，可能会出现少量分频、倍频和高频分量，有时波形存在“削顶”现象。二是发生摩擦时，振动的幅值和相位都具有波动特性，波动持续时间可能比较长。摩擦严重时，幅值和相位不再波动，振幅会急剧增大。三是降速过临界时的振动一般较正常升速时大，停机后转子静止时，测量大轴的晃度比原始值明显增加。摩擦振动的机理：对汽轮机转子来讲，摩擦可以产生抖动、涡动等现象，但实际有影响的主要是转子热弯曲。动静摩擦时圆周上各点的摩擦程度是不同的，由于重摩擦侧温度高于轻摩擦侧，导致转子径向截面上温度不均匀，局部加热造成转子热弯曲，产生一个新的不平衡力作用到转子上引起振动。 受迫振动的特点是：振幅大小与激振力成正比；振动频率等于激振力的频率；振动相位于激振力的相位有关；作用在转子上的不平衡力或力矩，不可能完全消除，只能设法减小。因此，机组的振动不可避免，只要振幅不超过允许值，不影响安全运行。但轴承支撑刚度不足，可能使振幅放大，原来合格的振动变为不合格。第三章 汽机振动的影响因素轮发电机组振动的大小直接关系到机组能否安全运行，而对于发电厂来说安全就是最大的经济效益。引起机组振动过大或者不正常的原因有很多，既有设计制造方面的原因，也有运行方面的原因，还有安装和检修等方面的原因，下面就这几个影响因素分别介绍。3.1、设计制造方面汽轮发电机转子是一个高速旋转的机械，如果转子的质心与旋转中心不重合则会因为转子的不平衡而产生一个离心力，这个离心力会对轴承产生一个激振力而使之引起机组振动，如果这个离心力过大，则机组的振动就会异常。所以，汽轮发电机转子在装配时每装配一级叶片都应该对该级叶片进行动平衡试验，整个转子装配完成后在出厂之前还应该对整个转子进行低速和高速动平衡，以确保转子的不平衡量在一个合格的范围内。在厂家制造过程中，产生汽轮发电机转子不平衡量较大的原因主要是机械加工精度不够和装配工艺质量较差，所以必须提高机械加工精度，同时保证装配质量，从而才能保证转子的原始不平衡量较小。另外，如果机组的设计不当也会引起机组的振动。例如，在设计阶段机组支持轴承的选用也是非常重要的，如果轴承选取不当，也会因为轴承的稳定性较差，汽轮发电机转子哪怕是极小的不平衡量也会引起机组较大的振动；轴承的油膜形成不好也极易诱发油膜振荡而产生振动。3.2、安装和检修方面3.2.1轴承的标高不管是汽轮机还是发电机转子，其两端都是由轴承支撑的，如果两端的轴承标高不在设计要求的范围内，那么转子两端轴承的负荷分配就不合理。负荷较轻的一边，轴瓦内的油膜将会形成不好或者根本不能建立油膜，这样就会诱发机组的自激振动、油膜振动和汽流激振等；而负荷较重的一边，由于吃力太大，会引起轴瓦温度升高，当轴瓦乌金温度达到一定值时，很容易产生轴瓦乌金过热现象，从而造成机组的振动。因此在汽轮发电机组大修或者安装时，应该根据制造厂家的技术要求，再结合现场的实际情况对机组轴承标高进行认真的调整。因为制造厂家提供的数据是根据机组冷态时的情况再综合一般机组受热后膨胀的情况得出的，由于各台机组的实际情况不尽相同，因此受热后的膨胀也不完全一样，所以必须结合各厂的实际情况对机组轴承标高进行调整。3.2.2轴承自身特性轴承自身特性对机组振动的也会产生影响，主要包括轴瓦的紧力、顶隙和连接刚度等几个方面。轴瓦紧力和顶隙主要影响轴承的稳定性，如果轴承的稳定性太差，在外界因素的影响下容易使机组振动超标。轴承的连接情况主要对轴承刚度产生影响，若轴承刚度不够，在同样大小的激振力下引起的振动较大，所以必须将轴承各连接螺栓拧紧。在现场，经常发现由于连接螺栓未拧紧而引起振动的现象。3.2.3机组中心严格来讲，机组中心应包括转子与汽缸或静子的同心度、支撑转子各轴承的标高、轴系连接的同心度和平直度。关于轴承标高对机组振动的影响，前面已经讲到。现重点介绍其它的两个方面：如果转子与汽缸或静子的同心度偏差过大，则可能会引起汽流激振、电磁激振和动静碰磨。若发生碰磨，则会使转子发生热弯曲而引起不稳定普通强迫振动。当联轴器法兰外圆与轴颈不同心、联轴器法兰止口或螺栓孔节园不同心、端面瓢偏、连接螺栓紧力明显不对称时，不论圆周和端面中心数据调整的如何正确，当把连接螺栓拧紧后，都会使轴系不同心和不平直。当转子处于旋转状态时，轴系同心度和平直度会直接产生振动的激振力，引起机组的振动。3.2.4滑销系统不论是汽轮机还是发电机，当机组带负荷受热后都要产生膨胀，但是不能让其自由膨胀，滑销系统就是用于引导机组膨胀的。当由于某种原因使滑销系统卡涩时，机组的膨胀就会受到限制，当机组的膨胀受到限制时就会引起机组较大的振动，严重时以至于不能开机或者引起动静碰磨，从而造成更大的破坏。由于膨胀受到限制而无法开机的现象在现场经常出现，因此在检修和安装期间应该对此引起高度重视。3.2.5动静间隙汽轮机转子与汽缸和汽、轴封之间以及发电机转子与静子之间都存在间隙。当汽轮机转子与汽缸之间的间隙过大时，汽轮机内效率会降低；当汽轮机与轴封之间的间隙过大时可能会引起蒸汽外漏或者空气内漏，从而影响机组的效率和真空；当发电机转子与静子之间的间隙过大时同样会影响发电机的效率。但是，它们之间的间隙又不能过小，否则将引起动静碰磨，会使机组的振动超标。因此合理调整隔板汽封、端部汽封以及发电机转子与静子之间的间隙是非常重要的。3.2.6转子结垢机组在大修期间，一般都要对汽轮机叶片上的结垢进行清理，在进行除垢时应该保证除垢方法的正确性，同时要注意对整个转子都要进行除垢，否则可能会在转子上产生新的质量不平衡，这种现象曾经在有的电厂发生过。3.2.7转子中心孔现代汽轮机转子大轴大都留有中心孔，在中心孔两端用堵头封堵，在检修期间如果不慎让异物（包括油、水等）进入中心孔，在转子装复回原后开机，机组肯定会出现振动异常的现象。3.2.8 活动部件检修期间如果有活动部件进入汽轮机，大修后开机活动部件可能在汽流的冲击下撞伤甚至损坏汽轮机叶片，从而造成严重的事故，并引发机组振动；如果发电机内存在活动部件，一方面可能一起发电机内部短路，另一方面可能引起机组振动的不稳定，这将会对机组振动的诊断带来困难。3.3、运行方面3.3.1 机组膨胀前面已经讲到，机组的滑销系统对机组振动的影响情况，而机组的膨胀是受其滑销系统制约的。当滑销系统本身不存在问题时，如果运行人员操作不当，机组也会出现膨胀不畅的问题。最明显的例子是在开机过程中，当机组的暖机时间不够或者升速加负荷过快，则机组各部分的膨胀就不一样，这样一方面会产生热应力，减少机组的寿命；另一方面就会引起过大的膨胀差，从而影响机组的开机过程。当机组的膨胀不充分时，极易引起机组的动静碰磨而产生振动。3.3.2 润滑油温轴颈在轴瓦内的稳定性如何决定了机组诱发振动的可能性有多大，当稳定性太差时，外界因素的变化很容易引起机组振动的产生。而润滑油在轴瓦内形成的油膜如何又是影响转子稳定性的一个重要影响因素，油膜的形成除了与轴承乌金有关外，还有一个重要因素就是润滑油油温，润滑油油温应该在一个合理的范围内，过高过低都对油膜的形成不利。 每一轴封的进汽温度都不一样，在运行规程所允许的范围内调整轴封进汽温度会对机组的振动产生一定的影响。轴封进汽温度对机组振动的影响主要表现为进汽温度对轴承座标高的影响和温度对端部汽封处动静间隙的影响，这两方面对机组振动的影响机理在前面已经述及。第四章 常见的振动故障的诊断4.1 转子质量不平衡转子质量不平衡：汽轮发电机组最常见的振动故障，它约占了故障总数的80。随着制造厂加工、装配精度以及电厂检修质量的不断提高，这类故障的发生率正在逐渐减少。即使如此，质量不平衡目前仍是现场机组振动的主要故障。质量不平衡的一般特征：最关键的特征是：稳定的工频振动在整个信号中占主要成分。工频振幅为主的状况应该是稳定的，这包括：各次启机；升降速过程；不同的工况，如负荷、真空、油温、氢压、励磁电流等。工频振动的相位同时也是稳定的。第二个主要依据是这种状况的重复性。汽轮发电机组转子的质量不平衡产生的原因有三个：原始不平衡；转动过程中的部件飞脱、松动;转子的热弯曲。其中原始不平衡是主要原因。平衡质量块飞脱的一个案例:某电厂的200MW机组大修后启机，3、4号轴承振动大进行动平衡，接长轴联轴器加重1600g，用两个M14的螺钉固定，升速到2600rpm时，3号轴承附近发出一声响声，振动增大，立即停机，发现平衡块飞脱。2600rpm平衡块飞前，3号轴振为 179mm14，瓦振为 41mm69，飞后3号轴振为 220mm60，瓦振为 47 mm118，平衡块飞脱使得轴振和瓦振相位变化约60，轴振振幅增加40mm，瓦振振幅增加 6mm。4.2 转子的弯曲转子热弯曲引起的质量不平衡的主要特征是工频振动随时间的变化。随机组参数的提高和高参数下运行时间的延续，工频振幅逐渐增大，相位也随之缓慢变化，一定时间后这种变化趋缓，最终基本不变。存在热弯曲的转子降速过程的振幅，尤其是过临界转速时的振幅，要比转子温度低启机升速时的振幅大。两种情况下的波特图可以用来判断是否存在热弯曲。为此有时需要安排专门的试验，机组不采用滑参数停机的方式，较快地减负荷，以观察转子温度高的情况下降速过程的幅频特性，和冷态启机时进行比对。一旦转子温度降低，转子的弯曲会很快恢复。因此，测试必须在转子弯曲没有完全恢复前进行。转子热弯曲产生的原因：新机转子的热弯曲一般来自材质热应力。这种热弯曲状态是固有的。有时运行原因也会导致热弯曲。如：汽缸进水、进冷空气、动静碰摩等。只要没有使转子发生永久塑性变形，这类热弯曲都是可以恢复的，引起热弯曲的根源消除后，工频振动大的现象也会随之自行消失。4.3 动静碰摩汽轮发电机组转动部件与静止部件的碰摩是运行中常见故障。随着现代机组动静间隙变小，碰摩的可能性随之增加。碰摩使转子产生非常复杂的振动，是转子系统发生失稳的一个重要原因，轻者使得机组出现强烈振动，严重的可以造成转轴永久性弯曲，甚至整个轴系毁坏。对碰摩的故障特征，进行了许多研究，但是，这些研究结果和实际情况还有距离，因为相同的特征对应着许多其它的故障。碰摩的诊断是目