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　　1汽輪發(fā)電機組摩擦振動故障的診斷與防止中國電力國際有限公司北；！100005曹焰華北電力科學(xué)研究院有限責任公司北克1451徐智京振動及由其引發(fā)的大軸彎曲事故時有發(fā)生為此介紹從摩擦引起的熱彎曲效應(yīng)；運亍轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)速處于4種不同情況時，發(fā)生摩擦振動的不同現(xiàn)象和后果；輕微和嚴重摩擦故障的不同特正；摩搖振動故障的診斷及實例等最后，指出如何防止摩擦振動，即在設(shè)備管理結(jié)構(gòu)改選檢修和運行等萬面應(yīng)采取的對1關(guān)健司摩擦振動；臨界轉(zhuǎn)速；大軸考曲汽輪發(fā)電機組，特別是汽輪機，由于其結(jié)構(gòu)上標高變化大，以及汽缸膨脹受阻偏移和變形等原因，動靜部件間摩擦而引起的摩擦振動故障已屢不鮮。因此引發(fā)的汽輪機大軸彎曲事故時有發(fā)牛，給社會和電力企業(yè)本身造成了重大經(jīng)濟損失，故汽輪發(fā)電機組摩擦振動故障的診斷和防止日益為人們所重視1摩擦振動故障的發(fā)生機理對，汽輪發(fā)電機組而言，影響最大的圮因摩擦引起的熱彎曲效應(yīng)因動靜部分發(fā)生摩擦?xí)r，轉(zhuǎn)戶面沿周向各點的摩指程度不同。敢摩撩側(cè)的溫度尚于輕摩擦側(cè)，由此而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上會產(chǎn)生個新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上并引起振動，這便是摩擦的熱彎曲效應(yīng)由振動理論可知，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，因離心力引起產(chǎn)生離心力的偏心距即重點的方位，這個相位差或稱高點滯后于重點的滯后角丁可由式確定k工作違度k臨界角違度由式1可以討論相位差丁隨工作角速度讓在轉(zhuǎn)子靜止時，即，的情況下此時公式1中分子為零，所以衛(wèi)0在運廳轉(zhuǎn)速小廠臨界轉(zhuǎn)違，即時由公式以打出，班，夂之間變化，即0丁90越接近丁越接近90因此，轉(zhuǎn)子在低于臨界轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，離心力引起的動撓度少的方位同偏心距6的方位之間的相位差1為小公90的正酤凸運行轉(zhuǎn)速偏離臨界轉(zhuǎn)速較遠，可近似地認為1和，舊1方位的，此，若發(fā)生汽輪機動靜部分摩擦，將容易釀成大軸彎曲的事故。

　　刃在運行轉(zhuǎn)速等于臨界轉(zhuǎn)速口時由公式1可以看出，因為分母為零，所以1 90！此時動撓度包括由其引起的振動的方位滯后于偏心距漓心力的方位90；4當記行轉(zhuǎn)速遠大于臨羿轉(zhuǎn)違，即讓，由公式1可以看出18負值并趨近于零，即丁趨近于18戊這時，如果轉(zhuǎn)子發(fā)生因摩擦而弓起的彈性熱彎曲，動撓度有減輕和脫離摩擦的趨勢以上根據(jù)公式分析了汽輪機轉(zhuǎn)子運行轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)速處于4種不同情況時，轉(zhuǎn)子偏心距的方位和其引起的動燒度少的方位之間的關(guān)系，這對于防止汽輪機大軸彎曲事故是至關(guān)重要的些大型汽輪機組在大修后或熱態(tài)起停機過程中發(fā)1火軸彎曲事故。絕大部分是由于對摩擦振動處理不當所致歸納以上討論結(jié)果，可作如下概括當運行轉(zhuǎn)速較低，距臨界轉(zhuǎn)速較遠時，相位差丁接近于零，或足個銳角當臨界轉(zhuǎn)速，州位及丁等于即擂凝子在晷孺90；在高于臨界轉(zhuǎn)速的區(qū)域里，相位差丁是個鈍角，當運行轉(zhuǎn)速遠高于臨界轉(zhuǎn)速時，可以達到接近180的程度。在汽輪機起動過程中，從低速到高速。41間通過臨界轉(zhuǎn)速，動撓度和偏心距這兩荇之間的相位差丁依次按銳角9，鈍180變化，是由同相變?yōu)榉聪嗟倪^程。

　　以下再結(jié)合，擦振動，具體述以的概念。

　　在低于臨界轉(zhuǎn)速時發(fā)生的摩擦振動汽輪機轉(zhuǎn)的離心力按轉(zhuǎn)違的平方關(guān)系增長，若由于轉(zhuǎn)子動平衡不良或機組起動前存在的原始熱彎曲等所引起的動撓度超過了汽輪機預(yù)留移，使某方位的徑向間隙消失，均會在汽封間或汕擋間發(fā)生嘩擦，轉(zhuǎn)子波摩按部位逐漸積聚熱量，從而產(chǎn)卞熱變形，此，因相位差下是接近，的銳角，即熱變形引起的彎曲方位和轉(zhuǎn)子原來的偏心距方位基本致，互為加，偏心引起摩挾摩攛引起的熱變形進步加大了偏心。這樣的惡性循環(huán)在短時間內(nèi)會導(dǎo)致動靜部分摩擦加劇，機組振動狀況急劇惡化，最后形成轉(zhuǎn)子永久性彎曲。由于摩擦振動引起的大軸彎曲事故，大都出現(xiàn)在第臨界轉(zhuǎn)速以下，其原因就仵于此在臨界轉(zhuǎn)速時發(fā)生的摩擦振動，般情況廠，臨界轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)子的動撓度要數(shù)倍于工作轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)子的動撓度特別是對于新安裝或大修的機組，在通過轉(zhuǎn)戶臨界轉(zhuǎn)速時。很容易發(fā)生動靜部分摩攛因此在機纟1起動時應(yīng)以較快的提升速度通過軸系的各階臨界轉(zhuǎn)速，以避免在轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速停留。在臨界轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子的動燒度滯后于轉(zhuǎn)子的偏心距90，現(xiàn)用1來說明此時的摩擦過程最初的偏心力所引起的動撓度5滯后于9戊此時若發(fā)生摩擦，則必然由5方向的好點開始，并在好點處產(chǎn)生熱變形，因而在萬方向上形成新的偏心距辦萬兩個偏心距合成后的偏心距4所弓起的動燒度5又滯后于1 90，是摩擦點從5方向轉(zhuǎn)移到了方向。5處因摩擦產(chǎn)生熱變形又形成了新的偏心距如此持續(xù)下去，即可發(fā)現(xiàn)振動矢量是逆汽輪機的旋轉(zhuǎn)方1而旋轉(zhuǎn)的。這種現(xiàn)象正是摩擦振動的個特入1這個特點構(gòu)成了轉(zhuǎn)子的全周摩擦，說明臨界轉(zhuǎn)速時因摩擦形成的轉(zhuǎn)子彎曲在般情況下為暫時性熱彎曲。故以較快的提，速度通過轉(zhuǎn)產(chǎn)的臨界轉(zhuǎn)速，不必扣。心轉(zhuǎn)會發(fā)少永人忭巧1此在商子臨界轉(zhuǎn)速時發(fā)生的摩攛振4在這轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。相位差丁為鈍角。且運廳轉(zhuǎn)違離轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速越遠，越接近18，此時若發(fā)生摩擦振動，就出現(xiàn)個十分有利的情況，由于動燒度方向和偏心距方向接近反向，因摩擦產(chǎn)生的熱變形有抵消原始不平穩(wěn)的趨向，或者說摩擦產(chǎn)生的變形具有退開摩擦的趨向這和低于臨界轉(zhuǎn)速時，由于摩指引起的熱5曲迸步加重摩擦的情況截然相么此時若發(fā)生動部分杼微摩擦，甚至在轉(zhuǎn)子端部汽封處出現(xiàn)痄擦火花池，迅速提升轉(zhuǎn)，到工作轉(zhuǎn)速，既1；會山現(xiàn)轉(zhuǎn)了的永久樸也+會因此以起軸振動加劇作轉(zhuǎn)速摩撩振動的特點近代大型汽輪發(fā)電機組的汽輪機轉(zhuǎn)子和發(fā)電機轉(zhuǎn)均為撓性轉(zhuǎn)子，在作轉(zhuǎn)速7的動橈度和偏心距之間的相位差為鈍角。此時若轉(zhuǎn)子的原始不平衡量較小，遠小于摩擦而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)不平衡分量。其摩撩振動特點為振動矢量逆轉(zhuǎn)動方向旋轉(zhuǎn)和振幅隨時間周期性變化實測某臺325河界機組的軸振動矢量，在21！內(nèi)旋轉(zhuǎn)了360！振動矢量在某特定相位角時，因摩擦引起的熱偏心和轉(zhuǎn)子的原始質(zhì)量偏心相互重合，振幅最大；而在相差約180處，因兩者方向相反，振幅最小在工作轉(zhuǎn)速下發(fā)生動靜部分摩攛，若原始不平衡量和因摩擦產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)不平衡分量近似相等，則此兩者合成的新不平衡量從最大變到最小，相位僅變化180若說始不，衡玷遠大尸因摩檫產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)不平衡分量。則合成后的新不衡請的大小和相位兒乎不兔上述3種典型情況可用22中戶。

　　為原始不，衡過；51朽為因摩擦產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)不衡量；004為尸1分別和尸4的含成量。

　　些非線性的影響，也可能會出現(xiàn)少量分頻倍頻和，1頻成分摩擦?xí)r振動的幅值和相位都具有波動特性對于發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速及以上的輕微摩擦振動，振動相位明顯地逆轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向旋轉(zhuǎn)，甚至達36周而夂始；振幅隨時間做周期性變化摩擦嚴重時，振動幅值和相位不再波動。

　　振動相位基本不變，而振幅會急劇增大，呈發(fā)散狀停機降速過臨界轉(zhuǎn)速時的振動般較正常升速時大發(fā)生摩擦振動后，停機至盤車狀態(tài)，立即檢查轉(zhuǎn)子的晃度坑要比該正常值偏大很多，般為10級。若為彈性熱彎曲，則盤車段時間后，即可恢復(fù)到轉(zhuǎn)子的正�；味戎怠�

　　3摩擦振動故降的實例工作轉(zhuǎn)速下的動靜部分摩擦若嚴夜到定程度，由于摩擦部分的局部熱膨脹所引起的變形量要遠大于由于轉(zhuǎn)子原始彎曲形成的質(zhì)量偏心所引起的動撓度，旰此變形遠大于動靜部分徑間隙值所以當發(fā)生嚴重的局部摩擦?xí)r，新產(chǎn)生的動燒度只有使摩擦避開的趨勢，但原摩擦點仍脫不開故此時的振動相位基本不變，而振幅逐漸增人，呈發(fā)散趨勢閃這類摩攛振動畢竟發(fā)生在轉(zhuǎn)子閘停機，則+必過分擔心轉(zhuǎn)子會因此發(fā)生永久性彎曲。臺100河賈汽輪機在起動過程中發(fā)生摩擦振動，貨后按最嚴重磨損部位的磨損，計算，故障時，摩擦部位的動靜部分總變形量高達4.3之多。臺3004界機組，在試遠即間空轉(zhuǎn)作電氣試驗時，低壓汽封及軸承座油擋處摩擦引起摩拽振動，艿振幅發(fā)散性，大，而位逆轉(zhuǎn)向變化不超過20=當時只有采取振幅，大到定限值即打閘停機的措施2摩擦振動故陪的特征綜合以上對于在不同情況下所產(chǎn)生的摩擦振動的分析，可以總結(jié)出以下動靜摩擦故障的特征這對于汽輪發(fā)電機組摩擦振動的診斷至關(guān)重要。

　　3.1發(fā)生在轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速以下的摩擦振動1臺缸雙排汽200河界機組于正常停機檢修時，汽缸溫度滑到約35良后的停機惰走過程中，因2號軸承庵移動不暢，中缸收縮時使軸承座前端翹起，1玉缸前軸封下部間隙消失引起摩擦振動。在高壓轉(zhuǎn)子階臨界轉(zhuǎn)速以下約17007附近，在線振動監(jiān)測儀300和0厘2000己反映出軸振動不正常，但當時未能引起運行值班人員重視機組尚未靜止，未能在盤車狀態(tài)下檢查轉(zhuǎn)子晃度，即投入蒸汽快冷，機組轉(zhuǎn)速維持在500如左右運轉(zhuǎn)。其后當運行人員發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速1攘準備開大調(diào)速汽門時，轉(zhuǎn)子已閃摩擦力矩過大而靜止。電動盤乍裝置投+上隨后的過程及測量轉(zhuǎn)子晃度值證實，高壓轉(zhuǎn)子己發(fā)生永久性彎曲揭缸檢查，高壓轉(zhuǎn)子前軸封處永久彎曲值達到創(chuàng)記錄的1.8之多。

　　1臺雙缸雙排汽300河界機組，剛投運約半年1的次熱態(tài)起動過程中，因暖矜+足，汽輪機高壓主汽門和再熱主汽門前的汽溫比鍋爐側(cè)汽溫約低分別為35，和25，左右即3300動作停機停機后的盤車過程中檢查轉(zhuǎn)子晃度，由+，3，變?yōu)?.03，確認高中壓轉(zhuǎn)子己發(fā)生永久性彎曲。揭缸檢查，轉(zhuǎn)子在高中壓之間軸封處的永久性彎仙值為61由以上的實例可以看出，低轉(zhuǎn)速下的摩擦振1由于熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振，厲，勒厲髹子卿厲逢9，大，必須作直軸處理這更為直觀地證實了關(guān)于臨界轉(zhuǎn)速以下摩擦振動嚴重性的分拆3.2發(fā)生在工作轉(zhuǎn)速時的摩擦振動因大型汽輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)般均為燒性轉(zhuǎn)子。故此時發(fā)生的均為高于似臨界轉(zhuǎn)速的摩，振動由前面所列舉的實例中可以看出，工作轉(zhuǎn)速下的輕微摩擦振動并無危害，反復(fù)幾次開停機過程即可消除至于在工作轉(zhuǎn)速下發(fā)生的嚴重摩擦振動，則必須采取檢修措施，才有可能予以徹底解決。前面所介紹的1臺300河界機組在試運期間發(fā)生的摩擦振動，后經(jīng)揭開低壓缸檢查，發(fā)現(xiàn)因汽缸偏移局部汽封徑向間隙消失，動靜部分發(fā)生嚴重摩擦；另外軸承外油擋片己將軸面磨出深溝。作為臨時措施，制造廠將隔板汽封徑向間隙加大到1.21.8半徑方向，并改進了油，裝配結(jié)構(gòu)，才使該摩擦振動得以消除。

　　4摩擦振動故障的防止以上詳細論述了汽輪發(fā)電機組摩擦振動產(chǎn)生振動故障的實例似更為要的足如何防止摩擦振動，即在設(shè)備管理結(jié)構(gòu)改逃檢修和運行等方面應(yīng)采取哪些對策，做到防患于未然為了防止摩擦振動的發(fā)生，首先要分析機組結(jié)構(gòu)1的弱點，采，有效的結(jié)構(gòu)改進沿施和檢修措施予以解決，主要有以下幾個方面，4.1汽封結(jié)構(gòu)及材質(zhì)現(xiàn)代大型汽輪機的隔板汽封和端部軸封概采用彈性汽封。汽封齒的材質(zhì)，在高溫段采用1加，或5，低溫段采叫抑8黃14據(jù)某磯究部門模擬試驗結(jié)論。對于1冗入珠光體類材料，在汽封弧塊上若僅作叫彈黃力約504，此時汽封齒和軸摩擦?xí)r對軸的加熱量不大，溫度約為200300，若作用相當于額定負荷，高1卡汽封弧段在其內(nèi)外蒸汽壓差作用所受汽封齒磨損景小而軸被切出的槽卻比較深對68黃銅，因其熔點低93，硬度不高55，在汽封齒和軸摩擦?xí)r，齒被迅速磨損并被粘附在軸面起到潤滑作用，故軸的磨損量大大降低。若在每塊汽封弧段上施加50500，的彈簧力，軸因摩擦被加熱所達到的最高溫度僅為以上試驗結(jié)論明。現(xiàn)有的汽封結(jié)構(gòu)應(yīng)取消弧塊背部通入的蒸汽力作用；弧塊背部若用板簧，建議改用螺旋師黃，以仲彈力均勻汽封弧塊的退；間隙應(yīng)加大到2.51以上為汽封弧塊頸廣1油隙應(yīng)加大到0.5瞧應(yīng)用溫段的汽封齒材質(zhì)建議改為015河，鐵素體材料，此材料硬度較低泌86.乃89.8，而在摩擦發(fā)熱后不會被淬硬950，油淬后硬度為冊人55.557.0汽封徑向間隙可小到0 381而不致?lián)p傷軸頸應(yīng)用于低溫段的汽封齒材質(zhì)包括軸端汽封建議全部采用孫鉛柴黃銅4.2軸承箱及汽缸膨脹軸承箱移動不暢使汽缸膨脹或收縮受阻，汽缸變形或偏移將導(dǎo)致汽輪機通流部分徑向間隙變化，而引發(fā)動靜部分摩擦對于發(fā)生這類問的機組，應(yīng)在以下幾方面的結(jié)構(gòu)上作出改進改善軸承箱底部和臺板間的潤滑，以減小移動時的摩擦力。目前行之有效的辦法，是改用0人合金制作滑塊，或在鋼質(zhì)或禱鐵滑塊上鑲嵌石墨塊改進推拉裝置結(jié)構(gòu)，樵的是使推力點移。從而減小軸承箱移動受阻時的翻轉(zhuǎn)力矩并使貓爪橫銷不再是推拉時的承力點。

　　在汽缸上加輔助支桴，減小軸承箱上的庀壓力減小軸封漏汽，以防止軸承箱底部滑動他處銹蝕可考慮改變縱鍆材質(zhì)，或作面硬化處理，使不致因高溫氧化而卡流4.3測試動平衡大修時對轉(zhuǎn)子做檢驗性動平衡，著重降低通過臨界轉(zhuǎn)速，的軸振動水應(yīng)做到在各種轉(zhuǎn)速及負荷下，機組的振動狀況均良好，4.4改進保溫材料采用性能良好的汽缸保溫材料，如硅酸鋁纖維氈等。并改進保溫施工工藝，以確保保溫材料緊貼汽缸，不發(fā)生脫開空洞或斷層等現(xiàn)象4.5保證安裝精度應(yīng)確保各轉(zhuǎn)子的彎曲值聯(lián)軸器處的晃度值特別是對輪連接后的晃度值合格4.6調(diào)好間隙汽輪機的迎流部分間隙應(yīng)苻合標準要求。調(diào)整及測量準確，并減少纟1合偏范間隙標準應(yīng)切理配置不同區(qū)段橫截面上各方向的汽封間隙高中壓轉(zhuǎn)子若采用支點支撐。則應(yīng)考慮在對輪連接后，轉(zhuǎn)子靜撓度變化對通流部分徑向間隙的影響。

　　4.7細調(diào)轉(zhuǎn)子中心嚴守質(zhì)量標準嚴格按照槍修工藝規(guī)程的要求進行轉(zhuǎn)子心行情況，確定熱態(tài)時軸承座標高的變化量，在進行機組冷態(tài)中心調(diào)整時應(yīng)予以考息各軸承的間隙緊力格鐵烏金等均應(yīng)符質(zhì)獻標準。

　　4.8油擋軸承箱油擋應(yīng)改為便于安裝和調(diào)整的結(jié)構(gòu)。

　　油擋間隙應(yīng)符合標準油擋片材質(zhì)及齒尖形狀應(yīng)符合紙要求4.9滑銷系統(tǒng)大修中要認真清理檢查滑銷系統(tǒng)要檢查內(nèi)外缸間定位及導(dǎo)向部件，消除變形卡澀等故障，以確保通流部分間隙不變4.10完善監(jiān)測儀完片汽輪發(fā)電機組振動在線監(jiān)測儀，包括各主軸承振動測量和軸振動測量，以及后續(xù)的振動分析符理系統(tǒng)振動分析管蔌。系統(tǒng)令少應(yīng)有數(shù)據(jù)顯追趨勢分析頻譜分析波特越限報矜及打印制等功能在汽缸貓爪處，加裝汽缸橫向膨脹指器，以監(jiān)視汽缸左右側(cè)膨張是巧均4在汽輪機各軸承附近可加裝騎軸式絕付軸振動測量裝置，在機組起動前和停機后可更直觀地監(jiān)測各轉(zhuǎn)子的彎曲仉，4.機組啟動時投振動保護4.12嚴守運行規(guī)程運行人員應(yīng)嚴守運行操作規(guī)程，當出現(xiàn)振動超標現(xiàn)象，特別是階臨界以下振動超標時，應(yīng)立即打閘。破壞真空。嚴禁降速暖機上接第35頁要注意盡早確定改造涉及的范圍，這將直接影響到硬件方的設(shè)計及供貨，以及軟件方組態(tài)的最終確認，如果改造涉及的范發(fā)生人的變化，姒終將導(dǎo)致工程工期的推遲，如果卡死工期，將會大量，加每天的工作量，導(dǎo)致工程人員極度疲憊，容易出現(xiàn)措誤或遺，給機纟。以行印下隱患。

　　3.4正式文件的簽定無論是編寫商務(wù)合同還是編制技術(shù)協(xié)議書，或是簽署會議紀要。都要注意用詞準確。避免詁。

　　上發(fā)生歧義，導(dǎo)致各方扯皮對工程進度控制定要介理安排時間。各方必須根據(jù)自己實際情況對工程進度進行確認，然后嚴格執(zhí)行。

　　3.5資料的管理每個項目都必須設(shè)專人負責管理全部的工程資料，同時還要分類列出資料清單以供查詢。這些資料包括工程合同書附加合同書技術(shù)協(xié)議書各個會議紀要各方來往傳真附件各方來往資料。工程實施進度硬件配置說叫5軟1設(shè)計說明書系統(tǒng)測試大綱系統(tǒng)測試報告操作說明書各子系統(tǒng)分項調(diào)試人綱各，系統(tǒng)分項調(diào)試報，要設(shè)計變更記1各戶系統(tǒng)軟件目錄及程序書各種硬件說明書培訓(xùn)計劃書各種培訓(xùn)資料工程驗收報告未完項目備忘錄等等。

　　4結(jié)論每個0，改造項目都是個復(fù)雜嚴密需多方合作的系統(tǒng)工程，只有通過各方完善管理共同協(xié)作積極配合，才能順利按時完成我們經(jīng)過多個改造項目的具體實施這其中各項目的工期有長有短，機組有大有小，改造范圍也有寬有窄，總結(jié)出以上的工程實施流程，基本滿足了華北地區(qū)的舊機組005改造項目。以上所有己完成的改造項目，均按時或提前通過了1681式運行，各項指標均符合電廠招標書的要求除個別系統(tǒng)由于舊設(shè)備的性能問對自動投入有影響外，深受各電廠用戶好評，這說明我們的改造設(shè)計方案是正確的，管理是科學(xué)可行的。舊機組改造提高了機組運行的穩(wěn)定性，提高了電廠管理運及維護的自動化程度，降低了發(fā)電成本。改善了勞動條件，同時也給電廠帶來了巨大的經(jīng)濟效益收稿日期2001冶919質(zhì)量是企業(yè)生存的保障！