汽轮机组振动分诊断与处理

小熊

摘要：本文通过对热电厂3#机组大修后启动时振动数据的测量，论述了造成机组发电机无法通过一阶临界转速和额定转速，导致低压转子振动剧烈的原因；分别对发电机和低压转子的振动进行了消振处理，保证了机组的正常运行。
关键词：汽轮发电机；动不平衡；振幅；相位；故障诊断；频谱分析；静挠曲
中国分类号：TK268.1  文献标识码：B

    热电厂总装机容量600MW，单机容量200MW。3#汽轮机组于1993年投产发电，2004年进行第四次大修。
    该机组型号为 CC140／N200－130／535／535，系单轴、三缸、两排汽、超高压、一次中间、再热双抽冷凝式机组。
性能参数如下：额定功率P＝200MW；额定转速n=3000r／min；汽轮机高压转子临界转速n高=194lr／min，中压转子临界转速 n中=1781r/min，低压转子临界转速 n底=1616r/min；发电机临界转速n临＝1120－1260r／min；汽轮机高压缸12 级（含调节级），中压缸10级，低压缸10级。
机组轴系结构示意图见图1。

    一、发电机故障诊断及处理
    1．故障情况
    3#发电机组大修后第一次启动时，在1000r/min中速暖机过程中两侧6# 、7#瓦垂直振动值偏大，分别为42μm和32μm。转速上升到1160r／min时，机组振动保护装置动作，自动停机，表明无法通过临界转速。
    2．故障识别与分析
    用振通 904双通道机器分析仪对再次启机后在1000r/min转速下发电机转子两侧的 6#、、7#瓦进行监测。
    （1）频谱分析（频谱见图2）

    （2）振动幅值和相位测量结果（见表1）
6#瓦 350°，236mm／s（42μm）
7#瓦 290°，1.67mm／s（32 μm）
将光电传感器移动90°测量，得到
6#瓦 84°，2.36rmm／s（42 μm）
7#瓦 196°，1.67mm／s（32 μm）

    （3）故障诊断和处理
    根据6#、7#垂直振动的频谱图和振幅、相位的测量结果，可以初步判断转子存在质量不平衡及变形等问题。经查，发电机转子在大修期间没有进行任何检修，配重块也没有移动，所以可排除因质量变化引起的不平衡。但转子在大修期间静置时间很长，一且没有定期盘动，有可能导致挠曲变形，但是弹性变形还是塑性变形，以及变形量均不清楚。考虑到转子在 1000r／min下的振型属于一阶振型，且低于临界转速，故只可能存在静不平衡，为了避免对额定转速的影响，决定在发电机两侧平衡槽的对称位置上加平衡重量，经计算确定加重量  500g，力重角度为280°。
    再次启机前将振动保护值调整到200 μm，在1000r／min时测得6#、7#瓦垂直方向的相位与加重之前相比有50°左右的变化，振动幅值分别为21μm和12 μm，变化比较明显。这说明发电机转子挠曲变形量不大，且为弹性变形，故决定提升转速到3000r/min。发电机过临界转速时6#瓦垂直振动为 120μm，7#瓦垂直振动为50 μm，到 3 000r／min时，6#瓦垂直振动15 μm，7#瓦垂直振动34μm。
    整个轴系振动见表2。

    二、汽压机低压转子
    1．故障情况
    发电机转子通过临界转速的问题解决以后．低压转子 5#瓦垂直振动在3000r／min时为  102μm，远远超出50 μm的标准，机组仍不能正常运行。
    2．故障识别与分析
    用振通 904双通道机器分析仪对 3 000r／min下的汽轮机低压转子两侧的4#、5#瓦进行监测。
    （1）频谱分析（频谱见图3）
    （2）振动幅值和相位测量结果

    4#瓦185°，8.omm／s（50μm）
    5#瓦 356°，16,54mm／s（102μm）
    将光电传感器移动90°测量值：
    4#瓦110°，8.omm／s（50μm）
    5#瓦 262°，16.54muds（102μm）
    3．故障诊断及处理
    由于本次大修中汽轮机低压转子次末级叶片进行了整级更换，且在对低压转子的高速动平衡中加了大量配重，根据4#、5%瓦频谱及振幅、相位，可以判断低压转子存在质量不平衡。经计算，4#瓦应加配重 900g／70°，5#瓦应加配重 917g／250°。
    启机后测得振值如下：4#瓦135°／4.6mm／s（30μm），5#瓦293°/16.74mm／s（110μm）。
    将光电传感器移动 90°测量，得到 5#瓦 25°/16.74mm／s（110μm）。
    可以看出 5#瓦振动没有变化，4#瓦已经有变化。
    多次加配重的结果表明，在5#瓦加重对5#瓦本身影响不大，而对4#瓦影响很大，说明要降低5#瓦的振动还应在 4#侧加配重。经计算，在4#瓦侧平衡槽的330°处加配重750g，另在5#瓦120°处加300g配重。
    至此为止，在5#瓦侧力配重2117g，4#瓦侧加配重1350g。启机后测得各瓦振动情况如表3。

可以看出除了8#瓦水平略高外，其余各瓦的振动基本正常。8#瓦频谱图见图4。

    判断系对轮找正有偏差，经处理后降至40μm以下，至此整个3#机组故障诊断及处理过程圆满结束。

zhurq

疑问：
“将光电传感器移动90°测量”是为何？因为光电传感器只是一个相位参考标志，它的位置在哪里并不重要。重要的是振动传感器在转轴圆周方向移动90°才有意义。

mriook

4#瓦185°，8.omm／s（50μm）
    5#瓦 356°，16,54mm／s（102μm）
    将光电传感器移动90°测量值：
    4#瓦110°，8.omm／s（50μm）
    5#瓦 262°，16.54muds（102μm）
    4#瓦改变了75度，    5#瓦改变了94度，好像不是移动光电传感器的结果，如是应该改变一样，但是振动值又不变，又不象是移动的振动传感器。
    应该是移动振动传感器而不是光电传感器。

瓜牛

要是移动的是振动传感器为什么
4#瓦185°，8.omm／s（50μm）
    5#瓦 356°，16,54mm／s（102μm）
    将光电传感器移动90°测量值：
    4#瓦110°，8.omm／s（50μm）
    5#瓦 262°，16.54muds（102μm）
水平与垂直的振幅一样啊，应该不一样吧

关平

6#瓦 350°，236mm／s（42μm）
7#瓦 290°，1.67mm／s（32 μm）
将光电传感器移动90°测量，得到
6#瓦 84°，2.36rmm／s（42 μm）
7#瓦 196°，1.67mm／s（32 μm)
为什么经计算确定加重量  500g，力重角度为280°。
据我了解在一界临界转速时振动的高点滞后与重点90度,然后找其对称点就是他的加重点.
请高手指点!
谢谢!

mriook

这个帖子中描述的经过有问题，不知道数据是否准
在1000转做的平衡，不是一阶临界转速
你所了解的滞后90度应该是说用涡流传感器测得的位移振动的相位，此贴中用的加速度传感器，速度经积分得出，相位和振动的关系已改变。

关平

楼上的朋友，我不同意你的说法，明明是速度传感器怎么成了加速度传感器了，我是一个初学者，请给与赐教，再者，根据转子的旋转特性，转子在临界转速下，转子的不平衡点和转子的高点位置是基本一致，高点滞后重点９０度（《汽轮机试验》一书所讲的），再说速度传感器所侧的数超前高点９０度，根据谐分量法以上的重点位置应为３２０度左右，加平衡重量的位置应为１４０度左右的位置？我这样分析对吗？

关平

不会出现２８０度的加重位置。

mriook

楼主是用的速度这个参数做的平衡,但振通904确实是用加速度传感器得到速度值的,而不是用的速度传感器,帖子里也没提是速度传感器
帖子里是用的影响系数法做的平衡,结果经计算所得,中间没有经过谐分量法的步骤,对谐分量法我也不清楚，不知道你说的对不对
还有就是帖子里存在如以前回复所说的问题,不知是何原因造成.没有进一步澄清前,帖子内容并不可靠

关平

谢谢赐教,得到你的解答,我很高兴.我是搞汽轮机大修的,面对机组振动的问题,我们公司目前尚无能处理,,虽然有一套设备但无人会用,我公司的设备系统为CRAS  V4.X,不知您见过没有,是从南京汽轮高新技术开发公司买的,如果你见过此类设备,请你给予赐教此设备如何使用. 一个对振动痴迷的人.

mriook

正好我熟悉振通的东西,不用客气,呵呵
你问问厂家怎么用啊,不知道论坛里还有没有用过的,呵呵
汽轮机组的问题建议看看施维新老师的书

关平

请问，何谓振通？我对振动监测新技术  现场演示培训班很有兴趣，我想弄点资料，不知需要多少钱？还有我想问一下，转子在临界转速以下时转动高点不平衡点之间是什么关系，是不是高点滞后于不平衡点在９０度以内，当转子在第一临界转速之上时是不是符合轻边飞出的原则，即高点滞后于不平衡点１８０度左右，以上是指汽轮机转子．不知对不对？施维新老师的书是什么书．

关平

(振与不振) ！请问你是搞什么？谐分量法是比较通用的振动数据分析方法．

mriook

振通是北京盛迪振通科技有限公司，做测振仪器的，楼主用的振通的904。
我是振通的
施维新老师的书是《汽轮发电机组振动及事故》，
http://forum.vibunion.com/forum/thread-41670-1-1.html  有
我没用过谐分量法我就看过书，没用过，因为我不在电厂，没作过

关平

我对振动监测新技术  现场演示培训班很有兴趣，我想弄点资料，不知需要多少钱？