旋转机械故障诊断技术及处理方法.pdf

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1、第四章旋转机械的故障诊断技术及处理方法一、影响旋转机械振动因素的分析旋转机械，尤其是大型汽轮发电机组轴系的振动十分复杂，影响因素较多，不但有静态的，而且有动态的，并且这些因素往往综合作用，相互影响。因此有必要了解下面一些影响旋转机械（及其轴系）振动的主要因素。1、临界转速当转子的工作转速接近其临界转速时，就要发生共振，这是产生极大振动的主要原因之一。因此，在转子设计时，应保证工作转速相对于其临界转速有足够的避开率。2、支座特性通常轴承座的振动幅值与转子激振力的大小成正比，与支承系统的动刚度成反比。所以，在转子激振力一定的条件下，轴承座的振动大小主要决定于支承系统的动刚度。增大轴承座的

2、刚度，可使振动响应峰值转速略有抬高，但可较大的降低轴承座振动峰值。为避免转子与支座发生共振现象，应使支座自振频率与工作频率之比大于2。3、轴承特性轴承是提供转子系统阻尼的主要来源。阻尼的大小不仅对振动系统的稳定性有直接的影响，而且对振动响应峰值也有很大的影响。理论计算和试验表明，轴承的动力特性不仅与轴承的几何尺寸有关，而且还与轴承型式、流体介质和流动状态、线性与非线性计算方法等因素有关。目前一致认为减小轴承的长径比能提高油膜刚度，增大轴承偏心率，提高轴承的稳定性；当间隙比较小时，增大间隙比可提高轴承的刚度和阻尼，增加轴承的稳定性，当间隙比较大时，反而会降低稳定性，使失稳转速降低；应用

3、低粘度的润滑油或提高平均油温，可以增加轴承的稳定性；从轴承型式上，一般认为圆轴承的承载能力最强，但稳定性较差，椭圆轴承稳定性较好，可倾瓦轴承稳定性最好。4、转子动平衡质量在线性系统（绝大多数情况），转子不平衡响应的峰值与转子上残余不平衡量的大小成正比。减少不平衡量可以明显地降低响应峰值，尽可能的提高转子动平衡精度是提高转子振动品质的有效措施。5、转子温度效应在高参数或超临界汽轮机中，高、中压转子温度较高，这会引起转子材料弹性模量的变化。材料的弹性模量随温度的升高而降低，从而使转子的弯曲刚度和临界转速降低，故在分析计算中应计入转子温度变化的影响。当汽缸或轴承座温度较高时（如空载下汽机叶

4、片的鼓风作用），会引起支撑系统动刚度降低,使得轴瓦振动增大。另外，当带负荷运行后，如果转子存在不均匀的温度分布，会导致转子产生热弯曲，引起振动增大。6、汽流激振在高参数、大容量，尤其是超临界汽轮机的高压转子中，由于汽隙（叶顶间隙和汽封间隙）的不均匀会引起附加的蒸汽力作用，它可影响轴系的稳定性，使失稳转速降低。另外，对于喷嘴调节的汽轮机，在某些负荷工况，因部分进汽改变轴承的动特性，也可能导致轴承失稳。7、转子间的连接和找中安装因素是轴系振动一个重要影响因素。对于动平衡质量较好的转子，如果连接偏差较大，也会引发振动。在轴系中，找中时应进行预调，以保证在热态时轴系是一条光滑曲线，减少轴心的

5、偏差，确保轴承有良好的动力特性。此外，在安装时，要保证动、静部件间隙均匀，且尺寸合理，防止局部间隙过小引起动静碰摩而产生振动以及径向间隙偏差较大引起汽流激振。8、运行方式异常维持机组正常的运行方式是保证机组振动状态稳定的因素之一。启机过程中应根据需要在一定的转速下进行暖机，防止因转子或汽缸膨胀不畅引发振动。在运行中应严防可能引起转子弯曲的汽机进水、进低温蒸气等异常操作。另外，发电机的非同期并列除对轴系产生扭转振动冲击外，也可能产生较大的弯曲振动.二、汽机发电机组的振源分析1、机械激振力1.1转子质量不平衡在现场发生的机组振动故障中，约80％是由于转子质量不平衡造成的。导致转子质量不平

6、衡的原因主要有：(1)制造过程中机械加工不精确或材质不均匀，使得转子上各部件的横断面相对于转动中心轴线不对称，或转子在机械加工及热处理过程中的残留变形引起。(2)运行过程中转子上动叶片的不均匀磨损，盐垢的不均匀沉积，动叶或拉金的断裂，中心孔堵头脱落，运行时转子的热变形。(3)大修时进行过可能破坏转子质量平衡的技术操作：如拆装或更换叶轮、叶片等。1.2靠背轮和转子找中心不正a.靠背轮的影响⑴靠背轮平面瓢偏，当拧紧靠背轮螺丝后，转子将产生静变形（即挠度），在轴颈上会呈现较大的晃摆，在旋转状态处，静变形将产生旋转的强迫振动。⑵靠背轮连接螺栓有紧力差别，其产生的后果将会像瓢偏一样。⑶两个靠背

7、轮止口或连接螺栓节圆不同心，当拧紧靠背螺丝后，两个转子会产生偏心，这种偏心在旋转状态下直接产生激振力，而且以力偶形式作用在两个相邻的轴承上。靠背轮本身及连接缺陷所造成振动的特点是：振动的主要分量与转速相符，但包含有一定的非基波分量，因此在激起普通强迫振动的同时，可能还会激起高次谐波和分谐波共振。b.转子找中心的影响通常所指的转子找中心，实际上是找轴承中心，即通过调整轴承座的标高和左右位置，使冷态下两靠背轮圆周和平面的偏差力求最小，使轴系在给定的支撑数目下，