汽轮机动静碰磨现象及诊断.ppt

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1、汽轮发电机组动静碰摩——***博士高级工程师汽轮发电机组转动部件与静止部件的碰摩是运行中常见故障。随着现代机组动静间隙变小，碰摩的可能性随之增加。碰摩使转子产生非常复杂的振动，是转子系统发生失稳的一个重要原因，轻者使得机组出现强烈振动，严重的可以造成转轴永久性弯曲，甚至整个轴系毁坏。对碰摩的故障特征，进行了许多研究，但是，这些研究结果和实际情况还有距离，因为相同的特征对应着许多其它的故障。碰摩的诊断是目前具有一定难度的主要振动故障。每年全国都会有几台大机组发生动静碰摩而出现大振动，但在处理过程中却往往要走弯路。需要进行多次开机，平

2、衡加重或支撑加固，为此延误数周已是常事。最终开缸检查，方发现汽封或通流部分已严重摩擦。一、机组碰摩原因机组动静碰摩通常有下列起因：结构原因低压缸刚度底，充水、抽真空和受热后变形超标；汽封段较长或汽封接近跨中转子跨中挠度比较大的部位；钢汽封或弹簧汽封，这种结构一旦发生碰磨，较难脱离接触；隔板刚度不足，发生变形；机组灵敏度高，轻微动静接触就有反应；检修原因动静间隙调整不当；对中不良；滑销系统的卡涩引起气缸变形、跑偏运行原因气缸跑偏或基础不均匀沉降；蒸汽温度变化过于剧烈；汽缸进水或保温不良；排汽缸的快速加热和冷却；（低负荷，小流量，排汽

3、缸被快速加热，喷水装置没有及时投入）；汽封损坏；暖机不充分；振动剧烈；二、碰摩的后果轻的：汽封磨损→汽封漏汽量增大→降低汽轮机效率重的：叶片断裂、主轴弯曲，甚至汽轮机完全损坏三、碰摩通常发生的部位隔板汽封叶片围带汽封轴端汽封各轴承的油挡部位发电机的径向碰摩通常发生在密封瓦处主要碰摩点在哪些位置？碰摩点碰摩点围带碰摩轴封碰摩发电机双流油密封结构示意图1—发电机轴瓦；2—发电机密封瓦；3—密封瓦推力油；4—密封瓦空侧进油；5—密封瓦氢侧进油；6—密封座；7—空侧及轴承回油；8—密封瓦空侧油腔；9—密封瓦氢侧油腔；10—氢侧密封油回油碰

4、摩点四、碰摩发生的机理五、碰摩的种类全周碰摩转子在它转动的一周中始终与静子保持接触。发生全周碰摩的静子在360°周向都要接触，转子可以是只有部分弧段接触，也可以是全局接触。部分碰摩转子在它转动的一周中只有部分弧段接触。部分碰摩在静子上只有部分弧段接触。按转子在旋转一周内与静止部件的接触情况分:按摩擦的部位可分为径向碰摩、轴向碰摩和组合碰摩:轴向碰摩径向碰摩组合碰摩转子静子动静碰摩的几种类型按照摩擦的程度分为早期、中期和晚期碰摩。六、碰摩的三种物理现象碰撞由于碰撞，使转子在不平衡引起的强迫同步响应的基础上叠加一个自由振动响应，这个自

5、由振动的频率是转子的固有频率，是整个振动响应的主要成分。摩擦转子刚度的改变碰摩的响应碰摩转子的响应中应该含有次同步、同步和超同步等谐波成分。实际碰摩的响应受到碰摩发生的轴向位置、冲击的锐度、结构对不同频率振动的传递特性等因素的影响，使得各频谱成分在实际信号中复杂化。不同的情况次同步和超同步会呈现不同的量值。七、碰摩转子的动力特性碰摩发生时作用在转轴上有两种力：冲击力，即碰撞力。该力引起碰摩点局部压缩变形，并引起转轴的反弹运动。碰摩时的冲击效应有下列特点：由于冲击作用时间很短，相当于一个脉冲函数，因此，产生宽频带响应由于转轴的旋转，

6、碰摩是重复过程，因而产生的是周期性的振动。撞击时具有高的法向力和切向力。接触材料之间存在着能量的吸收和转移。接触表面的力、转子的反弹运动以及材料的局部变形都有高度的非线性特性。摩擦力。摩擦力是作用在接触点的切向力，转轴上的摩擦力与旋转方向相反。摩擦力的大小取决于接触点的法向力及摩擦表面的性质。碰摩过程中的摩擦和碰撞一样，同样具有非线性特性。因此，这个过程的振动信号含有丰富的谐波分量。碰摩的高度非线性使其经常带有混沌特性。严重的碰摩可以使材料磨损后变为轻度碰摩，甚至能完全脱离碰摩状态。摩擦的另一个重要效应是对转子的局部加热。局部加热

7、的后果是转子弯曲，工频振动增大。从大量的实际碰磨机组表现看，大部分碰磨都没有发展到后期，振动上均已基频的变化为主，其他频谱分量的变化很小。碰摩产生的冲击碰摩产生的摩擦力转子oo’FtFn静子碰摩点轴心轨迹静子八、碰摩的信号特征碰摩具有多种征兆，易变的信号特征与外界条件有密切的关系，在某一时刻出现的征兆，在其它时刻可能不再复现，这使得碰摩故障的表现带有一些不确定性。九、碰摩的振动诊断碰摩的现场诊断是一项难度比较大的技术。如果认定了碰摩，常需要开缸处理，工作量较大，这就要求诊断的高准确性。现有的诊断方法主要还是根据振幅、频谱和轴心轨迹

8、进行判断。另外还可以观察轴颈静态位置，碰撞点力的作用可使轴颈中心发生较大的变化。单纯用瓦振信号进行判断，只能看到频谱。转轴信号可以提供丰富的碰摩信息。机组升降速的波特图、极坐标图和级联图、全频谱级联图。现场运行人员在启机过程常采取“听诊”的方法，对