汽轮发电机组联轴器不对中振动分析与诊断

电站机组单机容量的提高,必然对机组安全性、可靠性、稳定性有更的要求。机组振动将直接危及机组的安全运行。联轴器不对中是汽轮发电机组常发生的振动故障之一。根据不对中转子轴系的物理模型,研究了联轴器不对中振动机理,推出了联轴器不对中的故障特征。结合故障特征、故障原因建立了联轴器不对中诊断流程。利用联轴器两侧轴振、瓦振、健相、低转速下轴系晃度值,运用频谱分析方法对联轴器两侧轴振基频振动进行频谱分析以及时域和频域作为辅助进行诊断。对现场联轴器不对中故障机组进行了分析诊断。     

转子系统联轴器不对中研究综述

介绍了联轴器的功能、型式以及联轴器不对中的定义、分类,结合国内外研究联轴器不对中的情况,详细总结了含有不对中联轴器的转子系统建模方法、不对中联轴器转子系统动力学特性分析方法以及联轴器不对中对转子系统稳定性的影响,并总结了含有联轴器不对中故障的转子系统振动特征,在此基础上,对联轴器不对中研究中面临的问题和研究趋势进行了讨论。     

双跨转子联轴器偏角不对中试验测量与分析

转子系统联轴器不对中是旋转机械频发的故障之一,尤其体现在多跨多轴系转子系统。模拟双跨-三支撑转子系统建立有限元模型,利用坎贝尔图得出一阶临界转速;搭建双跨-三支撑转子系统试验装置,试验测得在联轴器偏角不对中故障影响下,转子系统振动的频谱图、轴心轨迹和时域波形,分析转子系统振动特性。试验结果表明:随着偏角不对中量的不断增大,转子系统在通过临界转速时,1倍频振幅的增长倍率呈现递增趋势;转子在升速过程中,在偏角不对中故障影响下,2倍频伴随升速过程,且轴心轨迹会呈现"8"字形;在偏角不对中故障影响下,3倍频在通过临界转速时,其增长倍率最大;对于三支撑系统,与联轴器不同侧的转子系统受到联轴器偏角不对中振动的影响很小。     

内燃发电机组联轴器新匹配策略

目前,内燃发电机组联轴器的匹配策略主要针对稳态均衡工况.但在内燃发电机组实际运行中,内燃机可能会在非均衡工况下工作,并且往往因非均衡工况导致联轴器破坏等轴系故障.因而提出一种在均衡和非均衡工况下内燃发电机组轴系都具有良好扭振性能的联轴器新匹配策略.以某型内燃机车的内燃发电机组轴系为研究对象,采用仿真分析方法详细探讨了轴系联轴器新匹配策略的优越性;同时对采用新匹配策略的轴系进行了扭振测试,结果表明:匹配变刚度联轴器后,轴系在稳态均衡工况和非均衡工况下各部件扭振响应均得到有效控制,验证了新匹配策略的有效性和实用性.     

多跨转子系统联轴器偏角不对中试验研究

为了减少多跨转子系统联轴器不对中故障,建立了双跨-三支撑转子系统试验装置,对试验转子系统进行有限元分析,将有限元结果与试验测得的临界转速进行对比验证,并测得联轴器偏角不对中条件下转子系统频谱图、轴心轨迹和时域波形。结果表明:随着偏角不对中量的不断增大,转子系统在通过临界转速时,1倍频振幅的提升倍率呈递增趋势;转子升速过程中,在不对中量的影响下,2倍频伴随整个升速过程,且轴心轨迹呈现"8"字形;在不对中量的影响下,3倍频在通过临界转速时的振幅提升倍率最大;对于双跨-三支撑转子系统,与联轴器在异侧的转子受联轴器偏角不对中振动的影响很小。     

汽轮机长叶片弯曲与轴系扭转耦合振动研究

为了研究汽轮机轴系扭转振动过程中长叶片弯振与轴扭振之间的耦合影响,参考某汽轮机轴系以及末级叶片的结构和材料数据,分别建立了3种有限元模型:叶-盘模型、简化轴系模型和带一级末级叶栅的叶-轴耦合模型,分析了这3种模型在静止和工作转速下的模态振动特征.结果表明:在叶-轴耦合模型中存在叶片模态、轴振模态和耦合模态3种不同的振动模态,这些模态体现了叶片弯振对轴系扭振的影响;受轴系扭振影响,叶-轴耦合模型中叶片的振动特性与叶-盘模型中相比存在一定的差别,但这种差别并不显著;从叶片安全角度考虑,设计时应同时考虑叶片静频和动频,并以叶片振动特性为基础,着重考虑叶-轴耦合时的振动特性,以避开工频波动可能带来的危害.     

多跨转子系统联轴器偏角不对中振动特性与试验研究

转子系统联轴器不对中是旋转机械频发的故障之一,尤其体现在多跨多轴系转子系统。模拟双跨-三支撑转子系统的有限元模型,求得转子研究范围内的一阶、二阶临界转速;建立了双跨-三支撑转子系统试验装置,测得联轴器偏角不对中量变化时转子系统振动的频谱图与轴心轨迹,分析转子系统振动特性。通过试验结果分析,得出结论:随着偏角不对中量的不断增大,转子系统一阶临界呈现递增的趋势,二阶临界转速影响不大;转子升速过程中,发生偏角不对中时,2倍频明显增加,且轴心轨迹会呈现"8"字形或"香蕉"形;随不对中量的增加,2倍频伴随整个升速过程,当转速升到较高速度时,其幅值进入无规律状态。     

平行不对中和交角不对中轴系的扭振特征比较

通过比较平行不地中和交角不对中轴系联轴节处的受力分析结果得到了如下结论：对 型旋转机械来说，平行不对中和交角不对中通常并存，扭振特征主要表现为平行不对中的扭振特征，即主要存在一倍于转动频率的扭转振动，而交角不对中的扭振特征相对量小，一般情况下难以表现出来。通过实验，证实了以上的理论分析是正确的。     

汽轮发电机组联轴器受力状态测试与分析

为了测试联轴器受力状态(包括剪力和弯矩),提出基于应变的联轴器受力测试方法,即在联轴器两侧各布置1组应变片,采用全桥方式测试低速旋转状态下2个截面上的弯曲应变。建立联轴器受力分析模型,根据应变测量值求解联轴器剪力和弯矩。利用该方法对转子-轴承试验台、某300 MW汽轮发电机组和600 MW汽轮发电机组轴系连接状态下联轴器剪力和弯矩进行了测试,并据此分析了轴系对中情况。结果表明:该方法在现场是可行的,可以帮助分析机组振动故障原因。     

汽轮机输出轴对中计算

旋转机械60％的故障与不对中有关。设备出现不对中后，运转过程中会产生振动、联轴器损坏、轴承磨损、油膜失稳、轴挠曲变形等缺陷。本文针对引进技术工业汽轮机，主要就输出轴中心、转子轴线偏移、汽轮机输出轴与联轴器找中以及与齿轮箱相对找中计算进行讨论。     

基于轴系对中数据的轴承载荷识别方法

基于汽轮发电机组轴系对中检测数据,应用传递矩阵方法建立了轴承载荷识别模型,首先由对中数据识别轴承标高,然后由轴承标高计算轴承载荷．以某350MW汽轮发电机组为例进行了计算,分析了张口和高低差对轴承载荷的影响以及3种不同对中状态下的载荷分配．结果表明：该方法可有效地由轴系中心检测数据识别轴承标高和轴承栽荷;理想对中状态下,各对轮处的张口和高低差为0;检修后低速盘车状态下,1号、2号轴承顶轴油压相近,2个轴承的载荷分配基本均匀;满负荷运转状态下,轴系振动稳定,消除了突发性不稳定振动现象．     

国产600MW汽轮发电机组轴系动平衡研究

针对国产600MW汽轮发电机组运行中普遍存在的轴系异常振动问题,分析了振动现象、振动特征、振动机理及其原因,并对现场动平衡问题的处理方法进行了总结.结果表明：国产600MW高中压转子由于结构不对称存在较大的振型干扰,现场对转子进行动平衡时应考虑各阶振型的干扰系数,尤其是一阶配重对二阶振型的影响;部分机组低压转子轴承座振动超标的原因为采用坐缸式轴承座的支承刚度不足,现场可以通过精细动平衡来消除;发电机转子振动主要呈现三阶振型,现场校正三阶不平衡的方法就是在低-发对轮或发-励对轮上加重,且在动平衡分析时应注意区分振型畸变;集电小轴的振动受发-励对轮的安装工况影响较大,现场对其进行动平衡分析时应考虑发-励对轮下张口对加重响应的影响.     

轴系扭振在线监测系统开发研究

扭转振动是影响诸如发电机组、空压机、推进轴系等旋转机械安全运行的重要动力性能之一,而发电机组、空压机等轴系扭振激励受负载的影响往往较大。为提高设备运转可靠性,在轴系运转过程中扭振应力幅值超过一定限值时进行预警,开发了一套船舶旋转机械轴系扭振在线监测系统,对船舶旋转机械设备实现严密的运转监测保护。系统同时兼容采用应变监测的直接测量方法与采用脉冲时序法测量的间接测量方法对轴系扭振进行监测,根据轴系实际情况对传感器类型以及监测系统模式进行选择,提高了系统对不同轴系结构的适应性。系统以ARM加DSP为开发平台,综合应变电测、无线遥测和数字信号处理等技术开发了监测系统。并通过标准应变模拟器以及基于脉冲时序法理论所设计的扭振标定器分别对无线应变遥测系统以及脉冲时序法扭振采集系统试验精度进行验证。结果显示,采用脉冲时序法测量,在转速为5 000 r/min时,系统检测误差约为0.3%,采用应变遥测系统检测方案时,误差值也远小于1%,该轴系扭振监测系统能实现较高精度的监测。     

联轴器不对中状态对船舶轴系动力学特性影响的试验

针对某船舶高速轴系不对中状态对轴系振动的影响,建立涡轮转子-传动轴-太阳轮转子试验模型,通过调整轴承支座的标高来模拟平行不对中和转角不对中量,进行多次升降速试验获得靠近轴承处的转子的振动位移。研究表明:不同的联轴器不对中状态对轴系的临界转速没有影响;在工作转速4 200 r/min时,不同联轴器对中状态下轴系各测点基频振动幅值变化很小,靠近套齿联轴器的太阳轮右侧轴承处转子2倍频振动明显大于左侧轴承处的振动;整体抬高太阳轮轴系标高对2倍频振动的影响较小;太阳轮左侧轴承支座标高降低时各轴承处2倍频振动幅值均有一定程度的增大;降低涡轮驱动端轴承支座的标高,轴系2倍频振动幅值整体增大;各对中状态下所有测点振动幅值的计算值与试验测量值的平均偏差小于20%,不同的对中状态对涡轮机转子的振动影响均小于对太阳轮转子的影响。     

船用燃气轮机输出轴对中状态监测装置

舰船上使用的燃气轮机,在长期运行过程中,其输出轴的对中状态会发生改变。目前采用的复查方法是将燃气轮机与减速齿轮箱之间的高速连接轴法兰脱开,测量其偏斜和平行位移。这种复核方法操作复杂,且影响燃气轮机正常使用。本文提出了一种基于PSD传感器的新型船舶燃气轮机输出轴对中状态监测装置,可在不脱开高速连接轴法兰的情况下随时观察输出轴对中状态,减少了当代船用燃气轮机动力装置反复进行计划维护的工作量,并缩短了周期。     

某电厂3号汽轮发电机组异常振动的分析处理

介绍了某电厂3号机组振动情况,分析了机组振动的主要原因,精确分析出机组振动的原因是轴系上有部件脱落,以及不平衡重量出现的部位,及时消除了机组的振动故障,振动达到优良水平,保证了机组的安全投产运行。     

大型发电机转子轴系横振评判标准分析

为了保证大容量汽轮发电机组转子轴系在电厂的长期安全运行,其横振特性在设计及运行阶段均须满足相应的评判标准.总结了国内外标准及行业标准中对于发电机组转子轴系横振特性的评判要求,运用Riccati轴系传递矩阵法分别计算了600 MW、1 000 MW等级大型发电机组轴系临界转速,并结合权威测试机构对机组的现场升降速试验数据进行了调研,将多组计算和试验得到的转子轴系临界转速与相关标准进行了对比.分析结果表明,现行横振评判标准具有较好的适用性,并建议可将频率、响应、敏感度等指标结合,以评判发电机组横振特性的优劣,进一步提高标准的适用性,从而提高大型汽轮发电机组轴系设计的可实现性.     

发动机动态试验台传动轴设计研究

发动机动态试验台传动轴的选用应根据发动机情况和试验要求确定。为正确模拟汽车传动系，其传动轴应保证发动机-传动轴-测功机扭振系统的固有频率大于15～20Hz，并尽可能避免在发动机正常转速范围内发生共振。此外，还要有合适的阻尼。动态试验台的传动轴一般由带有橡胶阻尼的联轴器、连接轴和万向节组成，设计中主要考虑扭转刚度、阻尼、弯曲振动和扭振强度等问题。     

空冷600MW汽轮发电机组轴系扭振特性分析

主要研究了空冷600MW汽轮发电机组轴系扭振特性、疲劳寿命损耗,并针对两个特定电厂的接入系统进行网机耦合次同步谐振特性分析。轴系扭振频率和响应计算采用连续质量模型,次同步谐振特性分析采用集中质量模型。计算结果表明,机组扭振频率避开了工频和倍频,轴系不会因共振而破坏;在短路故障轴系扭振是安全的;空冷600MW汽轮发电机组可以用于远距离输电在线路中进行串联电容器补偿。     

吴泾亚临界600MW机组轴系优化设计

以吴泾亚临界600MW机组为计算模型,对各种因素影响下机组轴系的振动性能和稳定性能进行了全面的计算和分析,并在机组轴系的设计中提供了合理的转子匹配方案,使机组在运行中取得了优良的成绩.