汽轮发电机组振动机理探究

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1、汽轮发电机组振动机理探究　　摘要：汽轮机机组在电力工业中是最关键的设备。实际生产中，汽轮发电机组的故障发生率较高，危害性也很大。本论文重点研究了汽轮机转轴碰磨及汽流激振的振动原因、机理，并提出处理措施。关键词：汽轮机振动机理中图分类号：TM文献标识码：A文章编号：1003-9082（2013）12-0246-02振动故障机理是诊断的基础，从机组的实际状况出发，密切结合机组运行的相关因素，进行机理和征兆的研究。通过对汽轮发电机组常见振动故障的研究，准确诊断机组的故障，从而及时采取措施。一、转子动静碰磨的机理分析动静摩擦对转子有以下几方面的影响[1]：1.碰撞产

2、生的效应1.1改变转子的振动形态。碰撞相当于给转子及静子一个脉冲，能将转子和静子的固有频率激发起来。因此，转子的实际振动是有旋转产生的强迫振动和冲击产生的自由振动叠加而成的，从而使振动的频率中的高频分量增加。1.2碰磨点限制转子的运动，使转子的振动波形发生畸变，产生削波现象。91.3在转子上产生较大的法向和切合力。（见图1-1和图1-2）2.碰磨产生的效应2.1使机组的零件磨损，影响机组的运行状态，使机组的效率下降。2.2使转子和静子局部过热，摩擦引起的热变形可能使转子产生热态弯曲；在转子上产生附加扭矩，加大偏心量，使振动增大，转子可能产生扭矩振动。2.3产

3、生切像摩擦力。图1-2说明了由碰磨产生的摩擦力的方向。因此，在转子原有力矩不变的条件下，有可能使转子转子发生波动，特别是全周摩擦，常常产生所谓的干摩擦现象，从而引起自激振动，影响转子正常运行，甚至损坏机组。二、易发生转轴碰磨的部位9从现场机组运行情况来看，启动中转轴碰磨易在汽轮机高压转子上发生，工作转速下转轴碰磨易在低压转子上发生。在工作转速下高压转子产生碰磨的机率并不比低压转子小，但由于转轴具有较大的相对振动，因此动静部件耐磨性较差而能较快地脱离碰磨，另外由于高压转子轴承痤动刚度较大，转子质量较小，在一定的转子热弯曲数值下，轴承振幅变化较小而易被忽视，但对

4、于某些低压转子来说，因结构和支承刚度低等原因，运行中径向间隙消失而发生碰磨，由于转轴相对振动较小，动静部件格外耐磨，加之轴承座动刚度较低而呈现较显著的轴承振动和长时间的持续波动。三、工作转速下转轴碰磨的振动机理由初步研究得出，工作转速下转轴碰磨振动之所以顽固，主要是由于机械后角大，使转子不平衡力与其挠曲成反相，其次是由于转轴相对振动较小，下面进一步分析其机理过程[2]。1.不平衡力自动校直转子热弯曲如果轴封存在一定的负间隙，或运行中轴封间隙继续减少，则转轴在不平衡力自动校直热弯曲的调节下事人为控制机组振动不超过某一保守的数值下。转轴碰磨将始终不能进入中期，转

5、轴与轴封虽经长时间碰磨，但因磨损速度太低而不能脱离碰磨，从而造成某些机组空负荷和带负荷下发生碰磨振动特别顽固。2.转轴相对振动较小上述已经指出，工作转速下碰磨易在汽轮机低压转子上发生，主要原因是转轴相对振动较小，碰磨时动静部件之间压力波动较小，在不平衡自动校转子热弯曲调节过程中，动静部件耐磨性变得更好，使转轴所磨振动持续更长时间，所以在某支承刚度较高的低压转子上。9为使碰磨部分加速磨损，尽早脱离碰磨，除揭缸直接消除外，还可以采用多次升降速通过转子一阶临界转速而磨大轴封间隙，但有时降速后因工况变动，这种负间隙现象又会消失，因此这一措施不会很快见效。3.汽流激振

6、机理从试验研究结果看，引起汽流激振的机理主要是由于密封间隙内压力径向分布不均和转子转矩径向不平衡，下面具体讨论这两种激振力引起振动的机理[3]。3.1汽封腔内压力周向变化起的激振力首先将轴封简化如图所示的两个齿，分别表示密封蒸汽入口和出口，轴封腔室内的压力在温度一定时，正比于腔室内的流量，假定转子在静止位置时前后齿的径向间相等，蒸汽流入量等于流出量，腔室内无环流。若出口间隙小于入口间隙，如图4-1所示。9当转子发生径向位移时（这是所有自激振动的首要前提），出口齿通流面积的相对变化比入口齿通流面积相对变化林大，如果转子径向位移使该方向轴封间隙增大，则出口齿面积

7、与入口齿面积这比也静止时的增大了，蒸汽流出量大于流入量，轴封腔室内压力降低；反之，则会增高。由于转子的惯性作用，轴子位移和压力变化不是同步的，即转子向上位移到最高位置时，上部间隙为最小，但此时腔室内压力不是最高的；当转子从上部回到静止位置附近时，上部腔室内压力才是最高的。这样转子上下注会形成一个压差，促使转子从静止位置继续向下运动，而使转子不能在位置上停留。在转子继续向下运动的过程中，这种惯性滞后作用使下部腔室内压力又开始增加，这种汽体压将促使转子产生位移，形成涡动，由于涡动是汽流引起的转子涡动起的，故称它为汽流激振。当轴封间隙如图4-1（b）所示，情况则正

8、好相反，轴封腔室内的压变化引起的力又阻碍转子移动，使