大型旋转机械振动现场测试与故障特征分析

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1、振动/测试与诊断第#+卷第"期D=BN#+O=N"#&&+年+月,A?N#&&+<=>?@AB=CDEF?AGE=@%,HAI>?HJH@GKLEAM@=IEI大型旋转机械振动现场测试与故障特征分析!韩清凯"俞建成"宫照民"闻邦椿"武新华#$"东北大学机械工程与自动化学院沈阳%""&&&’($#哈尔滨工业大学动力工程学院哈尔滨%")&&&*(丁千+金宗武’$+天津大学机械工程学院天津%+&&&"&($’天津电力公司天津%+&&&"&(摘要为了分析研究旋转机械的故障机理%对某发电厂#&&,-汽轮发电机组的停机过程进行了

2、现场测试.结果表明%该机组转子系统具有复杂的振动特性和丰富的故障特征%存在明显的非线性故障和多重故障现象.本文基于这些振动测试结果%对转子系统的典型故障现象进行归纳%对其故障机理进行定性分析.所得实验数据和分析结果对大型旋转机械的动态设计/改造/监测与运行管理具有指导意义.关键词旋转机械振动测试故障现象故障机理中图分类号01#&*异和支承刚度的强弱不同都会造成多跨转子的振动引言耦合.此外%转子油膜振荡/碰摩/基座松动/转轴裂纹/不对中等典型故障也往往不是单独存在%这些因近"&年来%国内外科技工作者致力于旋转机械素都会

3、使实际机组振动复杂化/故障多样化2#4)3.非线性动力学问题的研究%以便找出故障发生的原本文主要介绍了某发电厂#&&,-汽轮发电因%进而采取相应措施避免破坏性事故的发生.现场机组停机过程中各瓦振动的测试结果%对出现的各测试是揭示故障发生的原因及其发展过程的重要手种故障现象进行分析.在不同负载工况下%某些故障段.用先进试验技术和方法%获取实际的/较全面的不仅共同存在$即多重故障(%而且有些故障正是来信息%进而用非线性分析的方法%揭示故障发生的机源于转子系统的非线性因素.理%并发现一些新的现象%这对于大型旋转机械非线性动

4、力学的研究具有十分重要的意义2"3.567789汽轮发电机组轴系结构在大型旋转机械的制造/安装过程中%由于转子质量不平衡/转子与定子不对中/热膨胀引起间隙不某发电厂#&&,-汽轮发电机组的轴系机构足等原因%会造成转子振动大于转子与定子之间的如图"所示.该机组为三缸三排汽凝气式汽轮机.轴间隙%发生碰摩%进而引发转子系统振动加剧.轴承系的":4;:轴承全部采用带有水平中分面的三油油膜力的变化也可以导致转子运行失稳.转子裂纹楔轴承%其中#:轴承为推力/径向联合轴承%其余皆的产生与发展也是机组产生严重故障的原因之一.为径向轴

5、承.*:和;:为发电机端盖轴承%+:%’:多跨转子之间通过联轴器相连%标高误差会引起各和):轴承坐落在排气缸上%除发电机与励磁机转子跨之间相邻转子之间的不对中%相邻转子的质量差为半挠性连接外%其余转子均采用刚性连接.图"某发电厂#&&,-汽轮发电机组轴系示意图国家自然科学基金重大资助项目万方数据$编号P"QQQ&)"&(.收稿日期P#&&#R&SR#ST修改稿收到日期P#&&#R&QR";.第#期韩清凯等/大型旋转机械振动现场测试与故障特征分析##该机组中!"瓦前面是一个刚性联接!因此!#!"!采样存储!以备以后时域

6、分析和频域分析时调用!采$瓦之间的转轴为三支承超静定联接%$瓦和&瓦之样频率为)**DE%间为长约"’的接长轴%(瓦和)瓦之间为对轮联接%发电机质量约为$*+!远远大于励磁机的质量%K振动分析与故障特征在机组停车过程的不同阶段中!由于负载的不,停车过程及测试方案断变化!机组各瓦处的振动也不尽相同!所表现出的故障特征也各不相同!许多现象是多种故障共同发,-.机组停车过程生的情况6多重故障7%产生故障的机理也比较复杂!该汽轮发电机组经过长期运行后!呈现出许多许多故障非线性特征明显!而有些故障的机理仍然明显的故障征兆%对该

7、机组停车过程的转子振动进不清楚L5!(M%下面对各跨转子某些典型的振动现象进行现场测试!根据各跨转子的振动数据进行机组的行介绍!并简要分析其故障特征以及相应的故障产故障特征和故障机理分析%该机组停车全过程的操生机理%作步骤如下/6#7$瓦轴振故障特征及机理从正常工作状态0近满负荷开始!不断降低负在降负荷过程中!在#5*NO工况下保持运行荷!吹净煤粉!解列!直到负荷全部卸除%然后转速由#P"Q%这个阶段中!$瓦处的轴振包含较大的"倍$***12’34下降至$**12’34为止%其中零负荷时频成分!如图$所示%这主要是因

8、为$瓦至&瓦之间开始打闸!"5&*12’34时开始解列!降至"#)*12’34为接长轴!接长轴的偏心造成转子系统不对中!对$时开真空门%机组停车过程中负荷变化情况如图"瓦处的振动影响较大%所示%图"机组停车过程中负荷变化过程,-,测试方案图$$瓦处的轴振频谱图6#7传感器布置6#5*NO!$***12’347"!$!8!5!(!)!9瓦处采用加