汽轮机组振动与处理-课程作业

1、旋转机械设备振动分析及处理摘要本文介绍了旋转机械设备振动的基本原理、产生原因及实践中对问题的处理方法。关键词 旋转机械 振动旋转机械设备, 只要转子一开始转动,就不可避免地要产生振动。机械设备产生振动后, 会造成一定的危害, 使机械设备工作性能降低或根本无法工作。机械设备的振动还会使某些零部件因受附加载荷而加速磨损、疲劳 、破裂等而影响寿命或造成设备事故 。但是,只要振动不过量 ,是完全允许的 。当机械设备出现不正常的振动或振动量过大时, 必须采取措施予以排除 ,以保证机械设备的安全运行 。一、故障机理旋转机械振动故障的原因通常有四种,即:不平衡、共振、不对中和机械故障。1.转子不平衡它是最常

2、见的振动原因,简单的有:转子制造不良;安装精度不够;转子叶片上异物的堆积,如锅炉引风机仁上粘附烟垢等,还有几种旋转机械振动常见的原因。不平衡造成较大振动的另一个原因是设备底座刚度较差或发生共振。这种情况是指,在制造厂中能满足振动规范要求的旋转机械,现场安装后出现了不能允许的振动。如果地基与旋转机械转动时发生共振,不平衡力就会因共振而增大,此又称之为不平衡力响应。转轴热弯曲是引起转子不平衡的另一种现象。一般热弯曲引起的不平衡振动随负荷变化而略有变化,与时间也有一定的关系。但如果设备基础与其转动发生共振,则极有可能发生剧烈振动。因此,预防的关键,一是转轴的材质必须满足要求;二是旋转机械机座必须坚实

3、可靠,抗振力强。2共振它存在于所有机械系统中。系统中的共振频率取决于其自由度数量;共振频率则由力学量中的质量、刚度和衰减系数决定。旋转机械最佳支承结构共振频率应远离任何激振频率。与旋转机械转速相应的共振频率应尽可能避开。对于新装置,可以向旋转机械制造厂咨询所需地基刚度以达到此目的。对于共振频率与转速相同的现有装置,用户有两种选择:或者最大限度地减少激振力,或者改变共振频率使其不接近转速。后者可以通过改变系统刚度和增加系统质量来实现。处理共振问题时,最好改变共振频率,否则振动问题可能再次发生。3不对中它可能在转速和两倍转速下造成径向和轴向的激振力。但是绝不能因为没有上述现象中的一种或两种而断定不

4、存在对中问题。各种手册和教科书中已介绍了大量的实用的对中技术.这些技术对于旋转机械及其所驱动的设备均可适用。同时,还应该特别注意考虑旋转机械及其所驱动的设备的热膨胀;对用螺栓联结的靠背轮联轴器,二联轴节之间一定要留有间隙,根据旋转机械设备的安装使用说明书和安装图,一般为1.5一3mm。4机械故障如质量低劣的联轴器、轴承、润滑不良以及支座不坚固,都是产生不同频率和幅值的激振力的起因。(1)质量低劣的联轴器主要表现在铸造质量差、连接螺孔偏斜、毛刺,橡皮垫圈很快损坏,使联轴器由螺孔橡皮垫圈软连接变为金属硬连接,产生振动、磨损。(2)对于径向轴承的更换,用户一般是简单地拿掉磨损轴承,换上新轴承,这样很

5、容易发生轴承“跑”外圈而产生振动,且高负荷将使轴承迅速损坏,因此,换新轴承时,应对轴承接触是否合适作图色检查,如果接触面积很小,则需处理轴承座。(3)轴向波动是造成旋转机械,包括联轴器、轴承在内的另一振动问题的起因。一般旋转机械的轴向推力必须靠它的止推轴承来约束。但是,如果旋转机械设备的轴向对中不良,且转子允许与其轴向止点相接触,则可能会产生剧烈的轴向振动,且伴随着轴承温度升高,以至损坏轴承。二、故障危害机械系统在生产过程中有着不可避免的各种因素影响，哪怕一个小零部件的故障，也会导致机械系统降低或失去其预定功能，迫使运行中断，这不仅会带来较大的经济损失，而且也可能会对人身造成很大的伤害。历史上

6、由于机械故障原因发生了很多灾难性的事故，例如：1979年3月28日，美国宾夕法尼亚州哈里斯堡附近的三里岛核电站流出的放射性物质，不仅造成几十亿美元的损失，也迫使万人离幵了家乡。究其原因只是由于一个冷却阀门出现了机械故障，无法打幵，使冷却水量下降，原子炉无法被冷却。美国各地居民针对此事件举行游行示威，迫使总统签订了“美国不再建设核电站”的决定。1984年12月29日，我国山西大同第二电厂汽轮发电机组，由于调速系统失控和联接螺栓存在缺陷，导致联接中低压转子的长轴螺栓断裂成24根，第26级叶片分出，轴系断裂成5段，轴瓦思出，引发油系统着火的恶性电站事故。2005年8月27日，我国折州市一辆依维柯客车

7、从太原驶向五台山的途中，由于转向器左侧横拉杆内球头与球头座磨损严重，致使球头从球座内分离出来，造成方向失控，最终坠入桥下。造成十一名旅客死亡，十二名旅客受伤，其中有一名意大利中年女子遇难的恶性事故。对于机械领域来说，旋转机械占有很重要的地位长江化工厂动设备中旋转机械占到了以上。常见的旋转机械如，汽轮机、风机、压缩机、发电机、燃气轮机、水泵等，在石油石化、电力冶金、机械加工、农业等行业中有广泛应用。由此可见旋转机械故障不可小看，避免设备重大事故的发生，研究设备故障特征的机理，预知设备的故障趋势，是十分紧迫的研究课题。对于设备旳平稳运行，企业连续高效的生产、现场师傅的人身安全具有重大的经济意义和社

8、会效益。三、故障诊断从世纪年代，随着科学技术的进步，特别是计算机技术、信息技术和网络技术的普及及发展，旋转机械的故障诊断技术的应用已经在工业界得到了广泛的应用和推广，并且逐步形成了一门比较完善的综合性的学科。该学科以数据的釆集、信号的分析、故障的判断为内容，以建立状态维修方式为改革目标，在全世界范围内得到了广泛的研究和应用。四、常见设备振动实例及处理方法。某单位离心式引风机运行主特征为异常响动,突出声在叶轮处,烟道晃动明显,轴承箱下机座的大铁板4个地脚螺栓已有3个与铁板脱焊,但停机施焊后运转,振动声未消除,而拆下引风调节门后运转,振动声才完全消失。分析:一般引风机出现振动,一是激振频率诱发;二

9、是自振频率异常引起。所谓激振频率诱发振动是指机壳、支架、烟道及风道等连接松动时发生的激振频率与转子的自振频率相一致时发生的共振。自振频率异常,是指转子叶轮严重积垢或严重腐蚀发生的动、静不平衡或轴承运转失效引起的振动。其内、外部现象如前述故障特征,地脚螺栓施焊后,振动未消除,故查看风机内部,于是拆下调节门段烟道,内部叶轮未见异常,遂再次运转,但已没有异常振动声。这说明该振动为激振频率诱发,而激振频率发生的部位,为调节门以后烟道段引起。结果:沿该烟道仔细检查,发现这段长约.15m的吸人段烟道上,在90%弯头处的主支架与被支弯头处有一道非常“隐蔽”的焊接裂痕,主支架与被支架连接的烟道处实际已脱焊,重

10、新施焊加固后投运,异常振动立刻消除。可见,此为支架松动引起振动。此外,旋转机械水泵因气蚀而导致的振动四也是比较常见的现象。气蚀对水泵的危害最大,发生气蚀时泵体剧烈振动,液力平衡严重破坏,将导致泵轴承、转子或叶轮损坏。水泵产生气蚀的原因主要有泵人口管道阻力大、输送介质气相较多、灌泵不充分、泵入口能头不够等原因。还有转子与静子之间发生的径向动静碰磨汉容易引起振动,这是激振频率诱发的振动,如,锅炉引风机转子与机壳之间有摩擦工则必然产生振动。因此,旋转机械组装时一定要注意动静间隙。另外,大型轴流风机还有瑞振,汽轮机有大轴油膜振荡,总之,熟悉了旋转机械振动故障常见的原因,还可以借助于各类测振仪,处理和预防振动就变得可行,甚至容易了。五、总结机械振动作为一门专业基础课程，涉及的学科、专业面广，需要学员具备数学、力学、计算机技术及实验技术等基础理论知识。通过这门课程的学习，我们了解了机械振动的基础知识，如振动研究的基本内容和方法、振动的分类等另一方面，我们所了解到的关于振动的知识还很有限，关于振动，仍然有很深很广的内容值得我们去深入的学习与研究。参考文献：【1】 黄生琪等.风机故障判断并处理J,电站辅机,2003,(6):2629.【2】 刘峻华黄树红陆继东等汽轮机故障诊断技术的发展与展望汽轮机技术。2000,42（1）：16【3】