火力发电厂转动设备动平衡的一点体会PPT课件.ppt

1 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 2 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 3 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 4 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 5 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 6 对于大多数转动设备产生振动的原因主要是 7 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 8 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 9 一 首先要做的工作是搜集和掌握相关的知识和资料 10 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 11 二 其次是分析采集的数据分析过程中要考虑以下几点 12 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 13 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 14 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 15 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 16 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 42 0 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 2 RPM 1 3 RPM等分数倍频 17 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 18 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 19 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 20 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1 RPM 2 RPM 3 RPM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1 RPM 2 RPM 3 RPM分量较大 可能是轴不对中 21 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 22 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 23 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 1 RPM 2 RPM甚至3 RPM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 4 10 RPM分量小 2 径向振动大 1 RPM 2 RPM甚至3 RPM处有稳定的高峰 特别2 RPM分量有可能超过1 RPM分量 4 10 RPM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 24 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 25 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 26 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 4 10 RPM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1 RPM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 27 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3 10倍频 振动可能具有高度的方向性 可能有1 2 RPM 3 2 RPM 5 2 RPM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 28 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 29 机械松动的几点说明 1 若故障严重 还会出现1 3 RPM 1 4 RPM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 30 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 31 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3 RPM分量 可能有明显的高次谐波分量 4 10 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3 RPM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 32 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 4 10 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 33 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 34 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 42 48 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 35 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 4 RPM分量 类似于机械松动引起的1 2 RPM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 36 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 37 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 动平衡的准备工作及注意事项 38 2 设备停止