旋转设备故障分析实例质量不平衡讲解Word文档格式.docx

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10联轴器松动1X，2X等与负荷有关

-------------------------------------------------------------------------------11结构共振1X，分频，存在明显的共振峰，与转速有关

倍频

12结构刚度不足1X与转速有关，瓦振轴振接近

-------------------------------------------------------------------------------13转子裂纹1X、2X降速过1/2临界转速有2X振动峰，随时间逐渐增大

14转子中心孔进油1X，0.8～0.9X与启机次数有关，随定速、带负荷时间而逐渐增

大

15转轴截面刚度不对称2X1/2临界转速有2X振动峰

16轴承座刚度不对称2X垂直、水平振动差别大

17轴承磨损1X，次同步1X，1/2X，1.5X高，

18轴承座松动1X与基础振动差别大

19瓦盖松动，紧力不足1X，分频，可能出现和差振动或拍振

1/2X

20瓦体球面接触不良1X和其它振幅不稳定

21叶轮松动1X相位不稳定，但恢复性好

22轴承供油不足1X瓦温、回油温度过高

23匝间短路1X、2X和励磁电流有关

24冷却通道堵塞1X与风压、时间、负荷有关

25磁力不对中2X随有功增大

26密封瓦碰摩1X、2X振幅逐渐增大

第二节　质量不平衡的种类和特征

1原始质量不平衡1X振幅、相位随转速变化，随时间不变，椭圆轨迹或圆轨迹

2转子原始弯曲1X低转速下转轴原始晃度大，临界转速附近振动略减小

3转子热弯曲1X振幅、相位随时间缓慢变化到一定值，转子冷却后状况恢

复

4转动部件飞脱1X振动突增，相位突变到定值，伴随声响

第三节　现场动平衡的一般方法

（一）方法

●模态法

●影响系数法

●谐分量法

旋转机械的高速动平衡，就其基本方法来讲，已是成熟、定型的，计算加重量的程序也已完善。

（二）动平衡方案和加重步骤的确定

汽轮发电机组的现场高速动平衡通常按照下列步骤进行：

●测取基本振动数据，对记录数据进行分析；

●制定动平衡加重方案，确定加重步骤；

●试加重或获取影响系数；

●正式加重。

（三）不平衡质量轴向位置判断和加重面的确定

在进行动平衡加重前，确定不平衡质量在轴系上的轴向位置并进而确定加重平面，是整个平衡方案中最重要的内容，它决定了动平衡加重的效果甚至成败。

2、模态分析辅助确定动平衡步骤

3、动平衡前期的数据采集和处理

（1）基本振动数据的获取

（2）对记录数据的分析

4、转子振动数据稳定性的判断

（1）机组进行平衡的前提条件

（2）稳定的和不稳定的质量不平衡

（3）不稳定质量不平衡的动平衡

5、影响系数处理技术

（1）关于试加重的选择

（2）对影响系数的分析和筛选

第四节深圳西部电厂#5机组动平衡

深圳西部电力有限公司#5汽轮发电机组为哈尔滨汽轮机厂、哈尔滨电机厂生产的优化引进型双缸双排300MW机组。

机组振动调试始自2002年9月7日，11月3日结束。

其间与振动相关的主要过程如下：

9月10日：

首次冲转，一次升速到3000rpm；

9月12日：

首次并网；

严密性试验；

10月10日：

汽机真空消缺后启机；

10月15日：

动平衡加重；

10月17日：

冲转到3000rpm；

带低负荷；

解列；

超速试验；

10月18日～10月24日：

投辅机及自动，升负荷；

10月25日～11月1日：

168小时带负荷试运行；

11月1日：

168小时试运行结束。

1、动平衡前机组振动状况

（1）3000rpm定速和带低负荷的振动

3000rpm定速（9月10日）

#1瓦#2瓦#3瓦#4瓦#5瓦#6瓦

————————————————————————————————————

轴振X25微米95105932420

轴振Y206560565924

瓦振⊥6527218

瓦振—6333613

9月12日，12MW

轴振X24微米88100982223

瓦振⊥4973

动平衡加重前2X、3X、4X振动

2、第一阶段冲转、定速过程振动异常原因分析

从9月10日到12日，冲转、定速、并网、带负荷过程，机组振动出现过三次较大的异常：

（1）9月10日20:

40，机组首次冲到2000rpm，#6轴振达到190微米，对振动数据分析表明，属发电机转子后端、#6轴承部位临时性问题，其后15分钟，#6轴振迅速下降，趋于正常。

以后的启机过程该测点一直正常。

（2）9月11日6:

40，电气试验部分完成，打闸惰走到1300rpm，#5X、#5Y轴振分别达到400微米和350微米。

对打闸前数小时的电气试验数据和振动数据的分析说明，原因为电气试验中励磁电流对测振涡流探头干扰造成的。

11日下午机组再次冲转到3000rpm，#5轴振两测点均正常。

（3）9月12日清晨电气试验完后,4:

40打闸，惰走到1600rpm，#1X轴振132微米，略偏高，投盘车，偏心指示大，130微米。

分析原因，是由于高中转子处于热态，转子略有弯曲，这种情况不应该影响再次冲转。

9:

50冲转，在600rpm停留，检查振动值，略偏大，但没有大问题，决定升速，顺利冲到3000rpm。

3、对机组动平衡前振动状况的分析

（1）3000rpm定速和带低负荷的振动，#3、#4两个瓦振超标（标准为30微米）；

#2X、#3X、#4X三个轴振超标（标准为80微米）；

（2）上述超标值中，#4瓦振突出，达到70微米，且有随转速和负荷增大的趋势；

（3）升降速临界转速振动#1轴振偏大，但在标准范围之内（标准250微米），其余各瓦临界转速振动情况良好。

（4）9月10日到12日在冲转、定速、并网、带负荷过程中机组出现的三次较大的振动异常，均属新机首次开机过程，机组结构状态不稳定（转动部件、缸体、膨胀、例行碰磨等）造成的常规性暂时故障，随以后的启机，这些故障自行消失并不会复现。

（5）从第一阶段机组暴露出来的问题看，#5机组振动存在两处问题，一是低压转子存在原始质量不平衡（属哈汽制造缺陷），二是#4、#3轴承的轴振与瓦振之比偏小（通常情况，如果轴振10丝，瓦振一般应该是2~3丝），造成这样状况的原因是支撑刚度偏低，不排除#4、#3轴承座二次灌浆的缺陷。

除上述两点，其余没有发现严重的振动缺陷。

4、#2、#3、#4瓦振动超标原因分析

根据振动频谱分析和数据比较，#2、#3、#4瓦振动超标的主要原因是低压转子存在原始质量不平衡，另外和中/低对轮以及基础有关。

真空缺陷处理完后，随真空度的提升和负荷的增加，3、4瓦的振动可能会有少许的变化，但不可能显著降低。

5、高速动平衡

从9月13日到10月7日，#5机组进行了汽机真空低以及电气方面的缺陷处理。

关于#4、#3瓦振、轴振偏高问题的处理，协商决定待真空处理完后再行处理。

10月10日，真空消确完后启机，3000RPM振动如下：

轴振X18微米9082832116

轴振Y224626474527

瓦振⊥3874

此次启机，3000rpm振动数据和真空处理前基本相同，说明#4、#3瓦瓦振、轴振偏高的原因不是由于低压缸真空缺陷，而是转子存在原始质量不平衡。

于是决定进行动平衡，在低压转子实施加重。

10月15日加重平衡块，加重量：

低压转子前末级加400g；

低压转子后末级加400g。

加重后振动（10月17日，3000rpm）：

轴振X41微米4638434118

轴振Y494734505729

瓦振⊥103751212

动平衡加重后2X、3X、4X振动

这次加重，#4、#3瓦振显著下降，均不到10微米；

#2、#3、#4轴振也都降到50微米以下。

动平衡效果显著。

6、超速试验振动

超速试验过程，从3000rpm到危急保安器动作转速3300rpm，各瓦振、轴振测点振动变化平缓，没有出现急剧增大的情况。

7、升负荷过程振动

机组负荷从零到满负荷300MW过程，振动基本稳定，除#1瓦轴振外，其余各瓦振、轴振均无明显变化。

升负荷过程各瓦瓦振始终小于16微米；

轴振小于60微米。

#1瓦两个方向轴振随负荷增加略有上升，从零到300MW，#1X从46微米增加到65微米，#1Y从53微米增加到74微米，分别增加了约20微米。

首次升负荷到300MW（10月22日15:

10）各测点振动如下：

轴振X64微米6058313824

轴振Y73~766142525032

瓦振⊥941216912

第六节清镇发电厂＃7机组异常振动测试分析与故障处理

1、前言

3月18日17:

00，我所接清镇发电厂总工李荣、汽机副主任罗来有电话，称同日上午9时系统发生电气故障，鸡场变压器三相短路，造成该厂＃7、＃8机组失压运行，无功瞬间增大到300MW以上，机组轴系受到冲击，部分轴瓦振动明显增大，尤其＃7机＃3瓦振动由冲击前的30微米增大到约80～90微米，严重影响到机组正常安全运行。

鉴于我所近年对＃7机组进行过多次振动测试和分析，情况熟悉，李总要求我所人员尽快赶赴现场，协助进行分析处理。

我所人员于3月19日20时到达清镇发电厂，在厂领导、汽机、运行各部门人员密切协助下，立即开始了测试、分析和处理工作。

到3月23日凌晨，完成了对＃7机振动的分析、初步处理和观察。

其间在现场进行的工作步骤和内容如下：

1、3月19日21:

30～3月20日16:

00

●振动测试，连续测试＃7机在各种负荷状况下以及升降速过程的振动

●对机组振动状况进行评估

●分析异常振动产生的原因

●确定处理方案

●计算高速动平衡加重量

2、3月20日16:

00～3月21日0:

第一次加重，启机，全速，打闸惰走；

3、3月21日0:

00～3月21日9:

第二次加重，启机，全速，并网；

4、3月21日9:

00～3月22日21:

机组带高负荷和满负荷，阀切换试验，振动测试。

经过对轴系两次加重的动平衡，＃7机组振动得到明显改善，在高负荷和满负荷、进汽方式为顺序阀和单阀时，振动最大的＃3瓦基本保持在50微米左右，最高60微米；

汽机其余各瓦振动小于20微米，振动稳定。

＃7机组振动尚待进一步处理，继续降低＃3瓦振动；

对＃3瓦振动波动现象也需继续观察分析。

2、电气系统故障后的机组振动状况

（1）电气事故前后机组TSI记录

电气事故发生在3月18日09:

07:

07,#7机组振动在线监测系统记录到事故前后的瓦振、轴振变化，如下表：

＃7机组瓦振（通频振幅（微米）、工频振幅/相位）

2004年3月18日9:

00～9:

30

———————————————————————————————————————

测点3瓦4瓦5瓦6瓦7瓦

00:

0132/30/291°

43/39/254°

19/17/129°

20/15/120°

22/20/339°

03:

0132/30/295°

43/38/253°

20/17/126°

19/15/115°

24/19/338°

0131/29/295°

19/16/131°

20/15/116°

23/19/337°

系统发生电气故障

0763/54/229°

77/78/253°

41/33/121°

17/12/113°

17/13/18°

08:

0170/65/221°

73/69/248°

41/38/120°

14/9/168°

19/17/6°

12:

0278/72/220°

65/63/250°

42/39/126°

13/8/135°

20/16/356°

17:

0079/73/220°

63/60/248°

40/38/126°

14/8/122°

21/17/335°

30:

0174/71/225°

59/57/247°

37/35/126°

14/8/105°

19/15/349°

＃7机组轴振（通频振幅（微米）、工频振幅/相位）

2004年3月18日8:

30～9:

10

测点3轴4轴5轴6轴7轴

8:

31:

0140/32/7°

73/66/18°

36/31/210°

45/44/74°

25/12/325°

0141/32/7°

71/66/18°

36/31/212°

45/43/74°

26/12/334°

07169/154/321158/143/18°

62/54/218°

48/42/96°

29/11/9°

01170/171/313149/146/10°

57/57/214°

50/50/85°

33/14/322°

10:

01175/175/311141/139/9°

53/54/216°

50/49/85°

24/13/325°

TSI的记录数据表明，系统发生电气故障前各瓦、轴的振动状况良好，振幅相位稳定；

电气故障的发生造成振动瞬间突增，瓦振、轴振均有明显增大，其中＃3瓦瓦振和轴振增大的量值为最大，＃3瓦瓦振增大到80微米，轴振增大到170微米，相位同时发生阶跃；

故障对＃4、＃5瓦振动影响次之；

对发电机两瓦振动影响不明显。

由于电气故障引起的振动变化，故障后的状况较稳定。

系统电气故障使得＃7机＃3、＃4瓦振动增大，严重危及机组安全运行。

（2）3月19日，20日我所对＃7机组振动的测试结果

我所人员到现场后首先对机组当时的振动状态进行了测试。

1）高负荷和满负荷振动测试结果如下：

200