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1、第五讲汽轮机振动监视第1页，本讲稿共21页ISO汽轮机振动评价标准汽轮机振动评价标准(双振幅双振幅)um汽轮机转速rpm优秀良好合格瓦振轴振瓦振轴振瓦振轴振1500100120200240320385300080100165200260320第2页，本讲稿共21页美国西屋公司和美国西屋公司和GE公司标准公司标准 um良好报警跳闸轴振125250第3页，本讲稿共21页振动的分类振动的分类:振 动横 振扭 振径向振动轴向振动水平振动垂直振动第4页，本讲稿共21页一、机组振动原因、危害及应采取的措施一、机组振动原因、危害及应采取的措施（一）汽轮机发生振动的原因（一）汽轮机发生振动的原因 汽轮机组在启
2、停和运行中产生不正常的振动是比较普汽轮机组在启停和运行中产生不正常的振动是比较普遍的现象，而且是一个严重的问题。产生振动的原因是多遍的现象，而且是一个严重的问题。产生振动的原因是多种多样的，可以是某一个因素引起的，也可以是多方面的种多样的，可以是某一个因素引起的，也可以是多方面的因素引起的。一般说来，有以下几个方面的原因。因素引起的。一般说来，有以下几个方面的原因。1由于机组运行中中心不正而引起振动由于机组运行中中心不正而引起振动（1）汽轮机启动时，如暖机时间不够，升速或加负荷太）汽轮机启动时，如暖机时间不够，升速或加负荷太快，将引起汽缸受热膨胀不均匀，或者滑销系统有卡快，将引起汽缸受热膨胀不
3、均匀，或者滑销系统有卡涩涩(设计、安装、运行原因设计、安装、运行原因)，使汽缸不能自由膨胀，均会使，使汽缸不能自由膨胀，均会使汽缸对转子发生相对歪斜，机组产生不正常的位移，造成振汽缸对转子发生相对歪斜，机组产生不正常的位移，造成振动。动。第5页，本讲稿共21页 在机组升速过程中，应严格监视各轴承的在机组升速过程中，应严格监视各轴承的振动。对振动。对200MW机组在升至临界转速以前，机组在升至临界转速以前，轴承振动应不超过轴承振动应不超过0.03mm，否则应立即打，否则应立即打闸停机。在通过临界转速时，振动不超过闸停机。在通过临界转速时，振动不超过0.1mm，否则就立即打闸停机。通过临界，否则就
4、立即打闸停机。通过临界转速后振动一般不超过转速后振动一般不超过0.03mm，最大不，最大不超过超过0.05mm。当发现机组内部有异声或。当发现机组内部有异声或振返回突然增大到振返回突然增大到0.05mm，则立即打闸，则立即打闸停机，检查原因。停机，检查原因。第6页，本讲稿共21页（2）机组在运行中，若真空下降，将使排汽）机组在运行中，若真空下降，将使排汽温度升高，后轴承上抬，因而破坏机组的中温度升高，后轴承上抬，因而破坏机组的中心，引起振动。（心，引起振动。（鼓风、落地轴承鼓风、落地轴承）（3）靠背轮安装不正确，中心没找准，因此）靠背轮安装不正确，中心没找准，因此运行时产生振动，且此振动是随负
5、荷的增加运行时产生振动，且此振动是随负荷的增加而增加。而增加。（4）机组在进汽温度超过设计规范的条件下运）机组在进汽温度超过设计规范的条件下运行，将使其膨胀差和汽缸变形增加，如高压轴行，将使其膨胀差和汽缸变形增加，如高压轴封向上抬起等。这样，会造成机组中心移动超封向上抬起等。这样，会造成机组中心移动超过允许限度，引起振动。过允许限度，引起振动。第7页，本讲稿共21页2由于转子质量不平衡而引起振动由于转子质量不平衡而引起振动（1）运行中叶片折断、脱落或不均匀磨损、）运行中叶片折断、脱落或不均匀磨损、腐蚀、结垢，使转子发生质量不平衡。腐蚀、结垢，使转子发生质量不平衡。（2）转子找平衡时，平衡质量选
6、择不当或安）转子找平衡时，平衡质量选择不当或安放位置不当、转子上某些零件松动、发电放位置不当、转子上某些零件松动、发电机转子线圈松动或不平衡等，均会使转子机转子线圈松动或不平衡等，均会使转子发生质量不平衡。发生质量不平衡。由于上述两方面的原因转出现质量不平由于上述两方面的原因转出现质量不平衡时，则转子每转一转，就要受到一次不衡时，则转子每转一转，就要受到一次不 平衡质量所产生的离心力的冲击，这种离平衡质量所产生的离心力的冲击，这种离心力周期作用的结果，就产生振动。心力周期作用的结果，就产生振动。第8页，本讲稿共21页3由于转子发生弹性弯曲而引起振动由于转子发生弹性弯曲而引起振动 转子发生弯曲，
7、即使不引起汽轮机动静部转子发生弯曲，即使不引起汽轮机动静部分之间的摩擦，也会引起振动。其振动特性和分之间的摩擦，也会引起振动。其振动特性和由于转子质量不平衡引起振动的情况相似，不由于转子质量不平衡引起振动的情况相似，不同之处是这种振动较显著地表现为轴向振动，同之处是这种振动较显著地表现为轴向振动，尤其当通过临界转速时，其轴向振幅增大得更尤其当通过临界转速时，其轴向振幅增大得更为显著。为显著。4由于轴承油膜不稳定或受到破坏而引起振动由于轴承油膜不稳定或受到破坏而引起振动 油膜不稳定或破坏，将会使轴瓦乌金很快烧油膜不稳定或破坏，将会使轴瓦乌金很快烧毁，进而引起因受热而使轴颈弯曲，以致造成毁，进而引
8、起因受热而使轴颈弯曲，以致造成剧烈的振动。剧烈的振动。第9页，本讲稿共21页5由于汽轮机内部发生摩擦而引起振动由于汽轮机内部发生摩擦而引起振动 工作叶片和导向叶片相摩擦，以及通汽部工作叶片和导向叶片相摩擦，以及通汽部分辐向间隙不够或安装不当；隔板弯曲，叶片分辐向间隙不够或安装不当；隔板弯曲，叶片变形，推力轴承工作不正常或安置不当，轴颈变形，推力轴承工作不正常或安置不当，轴颈与轴承乌金侧向间隙太小，等等，均会引起摩与轴承乌金侧向间隙太小，等等，均会引起摩擦，进而造成振动。擦，进而造成振动。6由于水冲击而引起振动由于水冲击而引起振动当蒸汽带水进入汽轮机内发生水冲击时，当蒸汽带水进入汽轮机内发生水冲
9、击时，将造成转子轴向推力增大和产生很大的不平衡将造成转子轴向推力增大和产生很大的不平衡扭力，进而使转子产生剧烈的振动，甚至烧毁扭力，进而使转子产生剧烈的振动，甚至烧毁推力瓦。推力瓦。第10页，本讲稿共21页7由于发电机内部故障而引起振动由于发电机内部故障而引起振动 如发电机转子与静子之间的空气不均匀、如发电机转子与静子之间的空气不均匀、发电机转子线圈短路等，均会引起机组振发电机转子线圈短路等，均会引起机组振动。动。8由于汽轮机机械安装部件松动而引起振动由于汽轮机机械安装部件松动而引起振动汽轮机外部零件如地脚螺丝、基础等松汽轮机外部零件如地脚螺丝、基础等松动，将会引起振动。动，将会引起振动。第1
10、1页，本讲稿共21页（二）汽轮机振动过大的危害和监视措施（二）汽轮机振动过大的危害和监视措施 汽轮机运行中振动大小，是机组安全与经济汽轮机运行中振动大小，是机组安全与经济运行的重要指标，也是判断机组检修质量的重运行的重要指标，也是判断机组检修质量的重要指标。要指标。汽轮机运行中振动大，可能造成以下的危害和汽轮机运行中振动大，可能造成以下的危害和后果：后果：（1）端部轴封磨损。低压端部轴封磨损，密封）端部轴封磨损。低压端部轴封磨损，密封作用被破坏，空气漏入低压汽缸中，因而破坏作用被破坏，空气漏入低压汽缸中，因而破坏真空；高压端部轴封磨损，自高压缸向外漏汽真空；高压端部轴封磨损，自高压缸向外漏汽增
11、大，会使转子轴颈局部受热而发生弯曲，蒸增大，会使转子轴颈局部受热而发生弯曲，蒸汽进入轴承中使润滑油内混入水分，破坏了油汽进入轴承中使润滑油内混入水分，破坏了油膜，并进而引起轴瓦乌金熔化。同时，漏汽损膜，并进而引起轴瓦乌金熔化。同时，漏汽损失增大，还会影响机组的经济性失增大，还会影响机组的经济性。第12页，本讲稿共21页（2）隔板汽封磨损。隔板汽封磨损严重时，将）隔板汽封磨损。隔板汽封磨损严重时，将使级间漏汽增大，除影响经济性外，还会增加使级间漏汽增大，除影响经济性外，还会增加转子上的轴向推力，以致引起推力瓦乌金熔化。转子上的轴向推力，以致引起推力瓦乌金熔化。（3）滑销磨损。滑销严重磨损时，会影
12、响机组）滑销磨损。滑销严重磨损时，会影响机组的正常热膨胀，从而会进一步引起更严重的事的正常热膨胀，从而会进一步引起更严重的事故。故。（4）轴瓦乌金破裂，紧固螺钉松脱、断裂。）轴瓦乌金破裂，紧固螺钉松脱、断裂。（5）转动部件材料的疲劳强度降低，将引起叶）转动部件材料的疲劳强度降低，将引起叶片、轮盘等损坏。片、轮盘等损坏。（6）调速系统不稳定。调速系统不稳定，将引）调速系统不稳定。调速系统不稳定，将引起调速系统事故。起调速系统事故。（7）危急遮断器误动作。）危急遮断器误动作。（8）发电机励磁机部件松动、损坏。）发电机励磁机部件松动、损坏。第13页，本讲稿共21页由上述可见，汽轮机运行中发生振动，不
13、由上述可见，汽轮机运行中发生振动，不仅会影响机组的经济性，而且会直接威胁机组仅会影响机组的经济性，而且会直接威胁机组的安全运行。因此，在汽轮机启停和运行中，的安全运行。因此，在汽轮机启停和运行中，对轴承和大轴的振动必须严格进行监视。如振对轴承和大轴的振动必须严格进行监视。如振动超过允许值，应及时采取相应措施，以免造动超过允许值，应及时采取相应措施，以免造成事故。为此，一般汽轮机都装设轴承振动测成事故。为此，一般汽轮机都装设轴承振动测量装置和大轴振动测量装置，用于监视机组振量装置和大轴振动测量装置，用于监视机组振动情况。当振动超过允许极限时，就发出声光动情况。当振动超过允许极限时，就发出声光报警
14、信号，以提醒运行人员注意，或者同时发报警信号，以提醒运行人员注意，或者同时发生脉冲信号去驱动保护控制电路，自动关闭主生脉冲信号去驱动保护控制电路，自动关闭主汽门等，实行紧急停机，以保护机组的安全。汽门等，实行紧急停机，以保护机组的安全。第14页，本讲稿共21页二、汽轮机主轴弯曲的原因、危害与监视二、汽轮机主轴弯曲的原因、危害与监视（一）机组主轴弯曲的原因（一）机组主轴弯曲的原因汽轮机组启动、停机或运行过程中的主轴弯曲现象汽轮机组启动、停机或运行过程中的主轴弯曲现象是经常发生的，这是由于转子和汽缸各部件的加热或冷是经常发生的，这是由于转子和汽缸各部件的加热或冷却程度不同，形成一定的温差。转子暂时
15、性的热弯曲称却程度不同，形成一定的温差。转子暂时性的热弯曲称弹性弯曲，这种弯曲一般通过正确盘车和暖机是可以消弹性弯曲，这种弯曲一般通过正确盘车和暖机是可以消除的。但是，转子与汽封之间产生严重径向摩擦，汽缸除的。但是，转子与汽封之间产生严重径向摩擦，汽缸进水，上下缸温差过大，轴封或隔板汽封间隙调整不当，进水，上下缸温差过大，轴封或隔板汽封间隙调整不当，汽缸加热装置使用不当等，都会使主轴产生永久性弯曲，汽缸加热装置使用不当等，都会使主轴产生永久性弯曲，即转子完全冷却后仍存在弯曲。此时，只能停机进行直即转子完全冷却后仍存在弯曲。此时，只能停机进行直轴。如果仍继续运行，则会造成设备的严重损坏，如通轴。
16、如果仍继续运行，则会造成设备的严重损坏，如通流部分严重磨损、汽封片推倒损坏、推力瓦损伤等恶性流部分严重磨损、汽封片推倒损坏、推力瓦损伤等恶性事故发生。事故发生。第15页，本讲稿共21页在汽轮机启动、运行和停机过程中，主轴在汽轮机启动、运行和停机过程中，主轴弯曲的原因可概括为下述几个方面：弯曲的原因可概括为下述几个方面：1、由于主轴与静止部件发生摩擦引起弯曲、由于主轴与静止部件发生摩擦引起弯曲 主轴与静止部件发生摩擦，在摩擦地点附主轴与静止部件发生摩擦，在摩擦地点附近，主轴因摩擦发生高热而膨胀，产生反向压近，主轴因摩擦发生高热而膨胀，产生反向压缩应力，促使轴弯曲。缩应力，促使轴弯曲。当反向压缩应
17、力小于主轴材料的弹性极限当反向压缩应力小于主轴材料的弹性极限时，冷却后轴仍能伸直恢复原状，在以后正常时，冷却后轴仍能伸直恢复原状，在以后正常运行中不会再出现弯曲，此种弯曲叫做弹性弯运行中不会再出现弯曲，此种弯曲叫做弹性弯曲。若反向压缩应力大于材料弹性极限，轴弯曲。若反向压缩应力大于材料弹性极限，轴弯曲后在冷却时也不能再伸直恢复原状，此种弯曲后在冷却时也不能再伸直恢复原状，此种弯曲叫做永久弯曲。此时，就得进行直轴工作。曲叫做永久弯曲。此时，就得进行直轴工作。第16页，本讲稿共21页2、由于制造或安装不良引起轴弯曲、由于制造或安装不良引起轴弯曲在制造过程中，因热处理不当或加工不良，在制造过程中，因
18、热处理不当或加工不良，主轴内部还存在着残余应力。在主轴装入汽缸主轴内部还存在着残余应力。在主轴装入汽缸后运行过程中，这种残余应力会局部或全部消后运行过程中，这种残余应力会局部或全部消失，致使轴弯曲。失，致使轴弯曲。在安装或换装叶轮时，安装不当或叶轮加在安装或换装叶轮时，安装不当或叶轮加热变形，因膨胀不均匀而使主轴发生弯曲。热变形，因膨胀不均匀而使主轴发生弯曲。第17页，本讲稿共21页3、由于检修不良引起轴弯曲、由于检修不良引起轴弯曲（1）通流部分轴向间隙调整不合适，使隔板与）通流部分轴向间隙调整不合适，使隔板与叶轮或其它部分在运行中发生单面摩擦，轴产叶轮或其它部分在运行中发生单面摩擦，轴产生局
19、部过热而造成弯曲。生局部过热而造成弯曲。（2）轴封、隔板汽封间隙过小或不均匀，启动）轴封、隔板汽封间隙过小或不均匀，启动后与轴发生摩擦而造成轴弯曲。后与轴发生摩擦而造成轴弯曲。（3）转子中心没有找正，滑销系统没有清理干）转子中心没有找正，滑销系统没有清理干净，或者转子质量不平衡没有消除等原因，在净，或者转子质量不平衡没有消除等原因，在启动过程中产生较大的振动，使主轴与静止部启动过程中产生较大的振动，使主轴与静止部件发生摩擦而弯曲。件发生摩擦而弯曲。（4）汽封门或调速汽门检修质量不良，有漏气，）汽封门或调速汽门检修质量不良，有漏气，于是汽轮机在停机过程中，因蒸汽漏入机内使于是汽轮机在停机过程中，
20、因蒸汽漏入机内使轴局部受热而弯曲。轴局部受热而弯曲。第18页，本讲稿共21页4、由于运行操作不当引起轴弯曲、由于运行操作不当引起轴弯曲（1）汽轮机转子停转后，由于汽缸与转子冷却速度不一致，以）汽轮机转子停转后，由于汽缸与转子冷却速度不一致，以及下汽缸比上汽缸冷却速度快，形成了上下一定的温差，因而及下汽缸比上汽缸冷却速度快，形成了上下一定的温差，因而转子上部较下部热，转子下部收缩得快，致使轴向上弯曲。此转子上部较下部热，转子下部收缩得快，致使轴向上弯曲。此种弯曲属于弹性弯曲，等到汽缸冷却到上下汽缸温度相同时，种弯曲属于弹性弯曲，等到汽缸冷却到上下汽缸温度相同时，转子又伸直，恢复原状。转子又伸直，
21、恢复原状。（2）停机后，轴弹性弯曲尚未恢复原状又再次启动，而暖机时）停机后，轴弹性弯曲尚未恢复原状又再次启动，而暖机时间又不够，轴仍处于弹性弯曲状态，这样启动后就会发生振动。间又不够，轴仍处于弹性弯曲状态，这样启动后就会发生振动。严重时主轴与轴封片发生摩擦，使轴局部受热产生不均匀的热严重时主轴与轴封片发生摩擦，使轴局部受热产生不均匀的热膨胀，引起永久弯曲变形。膨胀，引起永久弯曲变形。（3）在汽轮机启动时，转子尚未转动就向轴封送汽暖机，或启动）在汽轮机启动时，转子尚未转动就向轴封送汽暖机，或启动时抽真空过高使进入轴封的蒸汽过多，送汽时间过长等，均会使时抽真空过高使进入轴封的蒸汽过多，送汽时间过长
22、等，均会使汽缸内部形成上热下冷，转子受热不均而产生弯曲变形。汽缸内部形成上热下冷，转子受热不均而产生弯曲变形。（4）运行中发生水冲击，转子推力增大和产生很大的不平衡扭力，）运行中发生水冲击，转子推力增大和产生很大的不平衡扭力，使转子剧烈振动，并使隔板与叶轮、动叶与静叶之间发生摩擦，使转子剧烈振动，并使隔板与叶轮、动叶与静叶之间发生摩擦，进而引起轴弯曲。进而引起轴弯曲。第19页，本讲稿共21页（二）汽轮机主轴弯曲的危害和监视措施（二）汽轮机主轴弯曲的危害和监视措施汽轮机在启动、运行和停机过程中，主轴发生弯曲的汽轮机在启动、运行和停机过程中，主轴发生弯曲的原因是多种多样的。当主轴发生弯曲时，其重心
23、偏离机原因是多种多样的。当主轴发生弯曲时，其重心偏离机组运转的中心，于是在转子运转时就会产生离心力和振组运转的中心，于是在转子运转时就会产生离心力和振动。当轴弯曲严重时，汽封径向间隙将消失，就会引起动。当轴弯曲严重时，汽封径向间隙将消失，就会引起动静部件相碰撞，以致造成损坏机组事故。若轴弯曲过动静部件相碰撞，以致造成损坏机组事故。若轴弯曲过大，会形成永久弯曲，此事故就大了，这时就得进行直大，会形成永久弯曲，此事故就大了，这时就得进行直轴。因此汽轮机在启动、运行和停机过程中，必须严格轴。因此汽轮机在启动、运行和停机过程中，必须严格监视主轴的弯曲情况。监视主轴的弯曲情况。监视主轴弯曲最简单的方法是
24、在轴端装一块千分表，监视主轴弯曲最简单的方法是在轴端装一块千分表，检测转子的晃动度，晃动度的一半称为轴的弯曲度，也叫检测转子的晃动度，晃动度的一半称为轴的弯曲度，也叫做轴的偏心度或挠度。做轴的偏心度或挠度。第20页，本讲稿共21页测量轴的偏心度时，常将千分表插在轴颈测量轴的偏心度时，常将千分表插在轴颈或轴向位移传感器处轴的圆盘上进行测量。根或轴向位移传感器处轴的圆盘上进行测量。根据所测的偏心度值、轴的长度、支撑点和测点据所测的偏心度值、轴的长度、支撑点和测点之间距离的比例关系，可用下式估算转子的最之间距离的比例关系，可用下式估算转子的最大偏心度大偏心度。实际上转子的弹性弯曲经常发生在调节级实际上转子的弹性弯曲经常发生在调节级区域内。根据比例关系可知，由上述公式估算区域内。根据比例关系可知，由上述公式估算出的数值比实际的弯曲数值大，因此，当以此出的数值比实际的弯曲数值大，因此，当以此估算值控制转子的弹性弯曲时，安全裕度比较估算值控制转子的弹性弯曲时，安全裕度比较大，运行中不会发生危险。大，运行中不会发生危险。偏心度的监测方法有很多种，电气测量方偏心度的监测方法有很多种，电气测量方法有电感式、变压器式、电涡流式等，目前广法有电感式、变压器式、电涡流式等，目前广泛采用是电涡流式原理测量主轴的偏心度。泛采用是电涡流式原理测量主轴的偏心度。第21页，本讲稿共21页