【汽轮机转子振动试验研究2500字】

汽轮机转子振动试验研究目录TOC\o"1-3"\h\u1376汽轮机转子振动试验研究 1174451.1引言 1139581.2转子的不平衡故障试验 2149791.3转子的不对中故障试验 6101421.4转子基础松动故障试验 81.1引言为深入掌握汽轮机转子典型振动故障的特征，本章将以汽轮机转子振动试验平台为基础，开展汽轮机转子的不平衡故障、不对中故障、基础松动故障试验研究，对典型振动故障数据进行详细分析，结合典型的时域分析图、频域图、趋势图和伯德图等得到各典型振动故障的特征，为后续开展汽轮机转子振动故障信号分析及准确诊断提供基础数据。本次试验是通过ZT-3转子模拟试验台如图3.1所示来进行实际操作。本转子振动模拟试验台是一种用来模拟旋转机械振动的试验装置。主要用于实验室验证挠性转子轴系的强迫振动和自激振动特性。它能有效地再现大型旋转机械所产生的多种振动现象[26]。通过不同的选择改变转子转速、轴系刚度、质量不平衡、轴承的摩擦或冲击条件以及联轴节的型式来模拟机器的运行状态，由配置的检测仪表来观察和记录其振动特性。因此，本试验台为专门从事振动测试、振动研究及大专院校有关实验室提供了有效而方便的实验手段。同时配有有电涡流传感器、光电传感器及ZXP-8型动平衡分析仪如图3.2等几种测试仪表与试验台配套，使实验能很方便地描绘出波特图(幅频和相频特性曲线)、振型圆、轴心轨迹图、频谱图、趋势图、轴中心位置图及升速率图。ZXP-8型动平衡分析仪主要用于测量、分析和诊断工业领域中的大型旋转设备：如汽轮发电机组、水轮发电机组、压缩机组、燃气轮机、风机和水泵等设备在升降速(启停状态)和正常运转情况下振动数据的采集、振动情况的在线监测，提供机组状态的自动识别、振动越限和危急报警功能、丰富的在线振动情况分析手段及故障诊断功能[27]。这次试验主要是对几种典型的故障类型进行研究例如转子的质量不平衡，转子平台的基础松动，转子之间的跨距变换以及动静摩擦振动等，收集大量的试验数据，采用不同类型的分析方法对振动模式分析研究，最后对结论进行总结。图3.SEQ图\*ARABIC\s11ZT-3转子模拟试验台 图3.2ZXP-8型动平衡分析仪1.2转子的不平衡故障试验在建造的工程中，由于结构设计的不合理、制造与安装存在误差、材质和受热不均、零件的磨损、松动、脱落等。转子的偏心形成离心惯性力，使轴产生挠曲及形成内应力，导致转子振动。这种情况在实际生活工作中有很多不同程度的影响。实验器材：ZT-3转子振动模拟台，多功能振动数据采在建造的工程中，由于一些不合理的结构设计集分析系统，光电传感器实验目的：为了了解转子在不平衡情况下的振动特性，掌握其故障机理。实验方法：1.在无任何变化的情况下，检测转子在不同转速下的振动；2.记录转子在临界转速下的振动特性图；3.改变转子的一定平衡质量，如图3-3所示，在转子上放置螺钉增加质量，在与正常情况下转速相同的情况进行测试，最后进行比对。4.改变螺钉的数量其余条件不变，方法与2一样。5.记录在一定转速下的频谱图与层次图。图3.3不平衡实验转子图3.4不平衡转子实验结构为了避免转子在临界转速时对实验结果的要求，在本次不平衡实验之前做了转子在临界转速时的振动特性，用来对比不平衡振动实验，用以减少临界转速的影响，以下就是转子在临界转速振动的各种特性图:图3.5瀑布图图3.6时域图图3.7层次图图3.8频谱图由上述图片可知，转子在临界转速下的振幅变换非常大，一倍频的时候变换及其明显。在实验中要时刻注意要经过临界转速。以下为不平衡试验得出的特征图形图3.9没有添加平衡螺钉图3.10添加2套平衡螺钉图3.11添加4套平衡螺钉从图中可以得出，随着质量的增多，转子的振动幅度也不断升高，也可以明显地发现在螺钉增加的同时其2x，3x的频率也有一定的变换。1.3转子的不对中故障试验转子的不对中是旋转机械常见的故障之一，系统在运转过程中容易出现轴挠曲变形，机械振动，轴承早期损坏及油膜失稳等现象，对系统平稳运行危害极大。所以，掌握不对中的故障特性对处理此类问题有着重要意义。转子的不对中在本次实验中主要是依靠联轴器来实现的，在其他方面进行的话会造成一些不利影响甚至是安全隐患导致不必要的伤害。实验步骤：转子平台安装与前面一样，现在主要说明主要的实验步骤在转子的装配上使用联轴器将两个转子轴承连接在一起，为了方便达到实验要求在连接中可以适当放松一点，以保证转子的故障特性明显。提升转速，保证转子稳定上升。在达到临界速度时注意观察转子的振动状态，防止发生不必要的事故。达到一定转速的时候，保持转速不变，记录此时的转子振动状态，将振动状况的层次图，频谱图，时域图输出。根据图形变化分析其故障振动特性。得到的结果如图所示：图3.12层次图图3.13频谱图图3.14瀑布图图3.SEQ时域图\*ARABIC\s115时域图与原转子转动情况相比，转子在1x上x方向其振动频率变化较大。从振幅上，其振动幅度变大。在时域图上可以看出在x方向上其振动的幅度变化比较大，在y方向上则没有多大的变化。其振动变化的频率也有所缩减。1.4转子基础松动故障试验转子振动平台的稳定性失效。在实验中通过放松平台上的螺丝使其处于不稳定的状态如图所示，将其左右两边的螺丝放松一点，变得有一点晃动。不过值得注意的是转子两侧不能同时进行松动，防止在高速转动下发生事故，造成人员伤亡。实验步骤：1.首先，观察转子平台在正常情况无任何扰动的情况下运行，缓慢由低速上升到高速，使转速稳定提升，大约在6000rmp左右稳定，记录此时的振动波形。2.在松动平台后，重新开始启动转子，操作如上一步骤。3.该转子的极限转速在4800rmp左右，此时会发较为强烈的共振现象，此时要时刻注意，放置因平台的故意松动产生不利影响。4.提升转速到6000rmp左右，停止加速，保持转速稳定，截取此时的振动波形。最终的结果如图所示：图3.16正常情况下时域图图3.SEQ6000rmp下的时域图\*ARABIC\s117基础松动情况下的时域图图3.SEQ正常情况下时域图\*ARABIC\s117正常情况下的瀑布图图3.SEQ基础松动下的瀑布图\*ARABIC\s118基础松动下的瀑布图图3.19正常情况下频域图图3.20基础松动下的频域图图3.21正常情况下层叠图图3.SEQ基础松动下的瀑布图\*ARABIC\s122基础松动下的瀑布图综合上述图表明，在发生转子平台松动的时候，其振动的幅度会大大的提高。同时，在实验中，由低速向高速上升时我发现，低速时期由基础