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1、第19卷湖南电力1999年第1期大机组运行中的摩擦振动分析张国忠湖南省电力试验研究所(长沙410007)摘要进口大型机组,由于动静间隙小,当运行条件变化时,有可能发生短时的碰摩而使机组出现周期性的振动或“波动”,这一般对机组安全不会构成威胁,但却是一种故障的先兆。关键词大机组运行摩擦振动分析运行多年后,机组振动出现了异常情况。1振动现象1.11号机在一次检修后开机,当负荷变化时,2号华能岳阳电厂1号、2号发电机组系英国进口轴出现了周期性的振动,约每3h变化一次,随着时的N362.52168ö540ö540型机组,其轴系结构如图间的
2、增长,振动有逐渐增大的趋势;而后,2号机1、1,由高、中、低压转子,发电机转子、励磁机转子3号轴振动也出现了几乎与之完全相同的情况,1、2和9道轴承组成,2台机均于1991年投产,在正常号机振动分别见图2、图3。图1轴系结构示意图图2负荷变化时1号机周期性振动图3负荷变化时2号机周期性振动1.2运行一段时间后,这种周期性振动一般能自行现“波动”中的幅值和相位变化情况,见表1所示。消失,演变为一种“波动”,即半个周期的振动,图表1幅值、相位变化情况4是2号机在升降负荷过程中测得的振幅和相位随发电机号位置幅值öLm相位ö°时间变化的曲
3、线,可以看出,当幅值变化时,相位12号左轴振3010也发生较明显的变化。11号左轴振223521号左轴振50201.3幅值、相位变化完毕后,一般能恢复到原来的21号右轴振2250水平,但从2台机近年来的情况看,振动有逐步增23号左轴振301023号右轴振1516大的趋势。24号左轴振171324号右轴振10321.4根据试验结果,可以统计出1、2号机在振动出—11—1999年第1期湖南电力第19卷图4负荷变化试验10时开始升负荷11时20分从200MW升至300MW12时20分降负荷14时负荷降至200MW小。2振动原因分析从表1
4、中所列出的统计数字看,1号机角度变根据振幅和相位同时发生变化的规律,运行中化最大为35°,2号机角度变化最大为50°,于是可以发生的周期性振动或“波动”可判断为摩擦振动,而近似地用作图法算出热不平衡的大小,如图5、图6且是局部的、轻微的摩擦所产生的。所示。图5为1号机左侧轴振的矢量合成,可以看摩擦振动是由于摩擦发热,使转子在摩擦部位出热不平衡(旋转矢量)约等于起始不平衡(固定产生临时性的热弯曲,即产生热不平衡引起的。运矢量)的1ö3;图6所示为2号机1号右侧轴振,其行中摩擦是在位移的高点发生的,在临界转速以下,热不平衡约等于起始不
5、平衡的1ö2。严格地说,由于位移高点滞后于不平衡力高点一个小于90°的角摩擦产生的热不平衡与多种因素有关,如间隙的改度,使摩擦产生的热不平衡也滞后于起始不平衡,两变、材质等,热不平衡矢量不可能是一个常数,因者合成后产生了一个新的干扰力,这个干扰力明显此振动随时间的变化有时就不一定很有规律。的也要滞后于起始不平衡一个角度,并引起位移高点的继续滞后,并一直继续下去。在摩擦过程中可以比喻为一个方向和大小不变的矢量(起始不平衡)和一个旋转的矢量(热不平衡)的合成,当旋转矢量的方向和起始不平衡方向相同时,振动达到最大,相反时振动最小,形成了
6、周期性振动或“波动”。根据相位角的变化可判断热不平衡矢量的大小,当角度变化大于360°时,说明热不平衡矢量大于起始不平衡矢量。等于180°时,说明两者相等,小图51号机1号轴振动于180°时,说明热不平衡矢量比起始不平衡矢量要—12—第19卷张国忠:大机组运行中的摩擦振动分析1999年第1期图62号机1号轴振动3振动试验图7振动与内缸温度的关系该机系进口机组,结构紧凑,动静间隙小,只要在运行中动静部分稍有变形就有可能产生碰摩,查1号机发现在试运时低压转子曾发生过3次碰摩引起的振动,尤其是第3次是在带负荷的情况下已运行165h产生的
7、。因此,为摸清机组在运行中产生摩擦的原因,作了专门的试验。3.11号机1、2号轴振动周期性变化是在改变负荷或是在低负荷时产生的,负荷的变化除传动力矩发生变化外,还标志着转子、汽缸的热状态发生了变化。经多次试验,发现周期性振动或“波动”与高压内缸温度的变化有关,由于该机的结构特殊,当负荷降低时,汽缸夹层冷却汽量减少,内缸温度升高。图7是由试验得出的振动与内缸温度的关系,从图中可以看出:第1次降负荷从27日11时开始,延图8降负荷时保持内缸温度不变迟一段时间后,内缸温度升高,周期性振动随之产生;第2次降负荷是在17时左右,由于这次所降
8、的负荷量较小,内缸温度上升较慢,而周期性振动也出现较迟;第3次是在22时左右开始大幅度降负荷,内缸温度有较大幅度的增加,则不断地出现周期性振动。为了证实内缸温度对周期性振动的影响,在降负荷时利用调节主汽温度的办法尽可能地保持内缸温度不变,共进行了2
