核电汽轮机高中压转子弯曲故障评估及处理系统

研究HN1089型百万千瓦级核电半转速饱和蒸汽汽轮机轴系的动不平衡响应特性,首次建立高中压转子现场弯曲故障的评估及处理系统。采用转子动力学专业分析软件ARMD,先计算支撑轴承的静、动特性的性能参数,其次采用应变能法对轴系的带空腔焊接转子进行模化,并计入减振弹簧基础的参振质量和刚度,建立基础-轴承-转子的动力学模型计算轴系的动态特性。现场实测轴系固有频率结果与计算结果基本一致,证明模型正确。计算高中压转子加配重时轴系的振动响应与自身一阶振型弯曲时的振动响应,发现加重响应敏感性远低于同容量的火电机组,仅当高中压转子重心处弯曲值不超过0.06mm时,可以采取不揭缸在线安装最大质量配重螺钉的方式处理弯曲故障,但此时在线偏心传感器已无法正确评估该类弯曲故障的影响。借助该型汽轮机高中压缸特有的中间轴封体连接管孔,通过电涡流传感器可以测量转子实际弯曲度,并建立评估现场不揭缸动平衡处理可行性的系统,为快速决策高中压转子现场弯曲故障的处理提供重要参考。     

弯曲转子振动的平衡补偿

建立了弯曲转子不平衡响应复数传递矩阵计算模型,分析了不同弯曲模型下转子的振动特性,提出了弯曲转子平衡补偿方法。应用该方法对某100MW发电机转子进行了研究,实例表明该方法对于指导机组动平衡具有重要的工程应用价值。     

柔性转子转轴弯曲与不平衡耦合振动分析

针对某660 MW超临界汽轮机高中压转子上发生的不稳定振动问题,建立了转子弯曲与不平衡耦合动力响应有限元计算模型,并通过现场实例验证模型的准确性.结果表明:高转速运行时,汽轮机高压转子因配重面与失衡面不重合所引起的弯曲变形会导致振动的不稳定和持续爬升;动平衡试验应尽量在转子失衡面上进行;高压转子环境温度高,在外力作用下易发生蠕变,该现象在大型汽轮机高压转子上表现得更为明显.     

碰摩转子弯扭耦合振动特性仿真实验研究

建立了一碰摩转子弯扭耦合数学模型,应用非线性动力学理论对碰摩转子弯扭耦合数学模型的动态响应进行仿真。仿真结果表明,碰摩使转子的扭转振动和弯曲振动相互影响,产生复杂的运动形态。本文的研究结果对深入认识转子的碰摩机理和准确地诊断碰摩故障具有一定的参考价值。     

转子不平衡对两跨三支撑轴系振动特性的影响

针对汽轮机组、航空发动机等两跨三支撑轴系常发生不平衡振动故障问题,研究了各转子不平衡对轴系振动特性的影响.首先建立两跨三支撑轴系动力学有限元模型,在各跨转子上分别施加同相和反相不平衡激励,对轴系不平衡稳态响应进行分析,并搭建了轴系模拟实验台.结果表明:这种轴系转子跨内加重振动以单转子不平衡振动特性为主,转子间振动相互影响较大,具有明显的悬臂转子外伸端振动特性.     

柔性支撑转子高速动平衡时机械滞后角的优化选取

对于柔性支撑的大型汽轮发电机组转子,由于支撑结构刚度较低,造成振动不平衡响应较高,容易出现瓦振超标现象。振动机械滞后角的优化选取能够有效提高转子高速动平衡一次加重成功率,通过柔性支撑振动特性分析,给出了机械滞后角的选取方法,并结合机械滞后角在转子高速动平衡中的作用,列举柔性支撑转子高速动平衡实例。     

汽轮机转子弯曲对转子振动的影响

本文简述了汽轮机转子产生弯曲的原因，分析转子存在初始非弹性弯曲振特点，推导出等直径弯曲轴的振动方程，给出了弯曲转子振动计算的普劳尔递推公式。     

大型汽轮发电机组渐变式弯曲转子的动平衡方法研究

探讨了大型汽轮发电机组高中压转子、发电机转子发生渐变式弯曲的故障机理,指出了渐变式弯曲转子往往伴随着振动和弯曲状态不稳定、空间复杂振型和现场振动治理务必一次成功等特点。为此,提出了包括转子弯曲状态的识别与评估、复杂弯曲振型的分解,以及现场校正方案的正反问题求解的现场动平衡方法,并成功应用于渐变式弯曲转子的现场振动治理。     

超临界空冷660MW汽轮机组不稳定振动原因分析与处理

针对某厂一台超临界空冷660MW汽轮机组高中压转子过临界振动逐渐爬升的问题,详细介绍了振动特征,确定了造成振动异常的原因是转子存在较大残余内应力,应力释放使得高中压转子发生永久性弯曲,对转子采取切削加工和高速动平衡的处理方案,消除了转子弯曲和异常振动。     

弯曲和质量失衡对转子弯扭耦合振动影响的探讨

建立基于单质量柔性转子模型的弯扭耦合振动数学模型,模型中考虑了质量失衡及转子弯曲等因素,对数学模型进行的数值计算结果表明质量失衡和弯曲对转子的弯扭耦合振动具有重要的影响,一定程度的转子质量失衡是转子发生弯扭耦合振动的必要条件,仿真计算表明当偏心率及弯曲度大到一定程度时,转子转速会出现两个耦合区,质量偏心与转子弯曲的相位差会影响耦合区的大小及耦合区内的耦合振动,转子扭转刚度较大时的耦合效应较弱。     

汽轮机转子高速动平衡技术研究

叙述了柔性转子影响系数法的平衡原理、平衡步骤和大型旋转机械振动烈度的品质评定标准,圆满完成了一个大修后的N102JHP汽轮机转子的高速动平衡试验,效果良好。研究表明:高速动平衡是降低汽轮机转子振动的一种有效方法。     

基于时域—频谱分析的混流式水轮机组转子动平衡试验

为降低转子旋转部分质量失衡给水电机组带来的危害,将基于时域-频谱分析的动平衡方法应用于某混流式水轮机组转子动平衡试验中,通过分析频谱波形图判断机组振动特性,分析时域波形图以找出转子失重角位置。试验结果表明,该方法具有判断失重角相位精度高,机组启动次数少等优点,对低转速混流式水电机组而言,时域-频谱图分析是一种简单、实用的动平衡试验方法。     

大功率汽轮发电机组轴系振动分析

结合吴泾600MW机组轴系振动特性进行理论分析,并对高速动平衡精度的控制、机组现场安装方法的选择、启动和带负荷过程中轴系振动的测量以及理论分析结果和实测数据进行了比较,最后应用国际(ISO)标准予以评价,表明该机组的轴系振动特性是良好的.     

柔性支撑下汽轮机组振动响应特性分析

为解决汽轮机组低压缸轴承振动大的问题,对低压转子振动响应特性进行了研究。基于转子动力学理论建立了转子-轴承支撑系统有限元分析模型,考虑支撑刚度对转子系统振动的影响,计算了不同支撑刚度下转子轴承振动、轴振和绝对轴振响应特性。研究表明:不同支撑刚度下转子不平衡振动响应差异较大,柔性支撑下,轴承振动较大,轴振较小;转子绝对轴振能够较为真实的反映实际振动情况,3 000 r/min工作转速时,柔性支撑下轴承振动对转子不平衡力变化较为敏感;现场可通过精细动平衡降低轴承振动。     

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.     

某小型汽轮发电机异常振动诊断与处理

某电厂大修后开机过程中出现了异常振动故障。通过现场高速动平衡试验消除了振动。但是该机组运行2天后,振动逐渐增大,严重影响了机组的安全稳定运行。在对振动数据进行全面分析的基础上,指出汽轮机转子与汽封之间发生的动静摩擦是导致异常振动的根本原因。据此揭缸对间隙进行了调整,并重新进行了高速动平衡,消除了机组的振动故障。     

某250MW抽水蓄能机组转子动平衡

某抽水蓄能机组在整组启动试运行时导轴承摆度偏大,分析发现转子质量失衡引起的不平衡力是该机组机械振动的主要激振源之一。将时域-频谱与不卸试重块的影响系数相结合的分析方法应用于该机组转子动平衡试验中,结果表明该方法具有判断失重角相位精度高、不用卸试重块及启机次数少等优点,为抽水蓄能机组转子动平衡研究提供了新思路。     

大容量汽轮机转子渐变式弯曲的动平衡补偿研究

大容量汽轮机转子出现的渐变式弯曲故障,通常采用现场实施动平衡补偿的办法进行处理,一般需要明确故障特征、精确诊断渐变式弯曲的类型、考虑空间振型的分解和动平衡补偿方案的现场可实施性。本研究归纳总结了转子渐变式弯曲的特征和诊断方法,给出了空间振型分解的方式,分别提出了具有永久式弯曲和热变量弯曲特征的一阶、二阶渐变式弯曲的动平衡补偿方法,并结合实例讲述了方法的计算方式和结合实际运行的思路,对转子动力学的实际应用理论和工程现场实施具有参考价值。     

汽轮发电机轴振和轴承座振动非同步变化现象和分析

建立了转子-轴承系统动力学模型,分析启停机过程中轴振和轴承座振动随转速变化规律。研究结果表明,升速过程中不同转速区间内轴振和轴承座振动随转速变化趋势并不完全同步。转速较低和较高时,轴振和轴承座振动随转速变化基本同步,但在一定转速区间内有可能出现轴振和轴承座振动反向变化现象。当轴承座-支撑系统固有频率点位于工作频率点附近时,会出现动力吸振现象,转子振动转移到轴承座上,导致机组出现大幅轴承座振动。针对2台发电机组上发生的振动故障进行了分析,应用研究结果解释了轴承座异常振动现象,通过动平衡试验解决了机组振动故障。     

弯扭耦合的旋转机械轴系弯振特性的研究

随着旋转机械在役运行时间的增加,转子部分多数会有质量偏心现象出现。这使得转子轴系的扭转振动与弯曲振动的耦合作用明显增强。在已有耦合振动方程基础上,采用有限差分、Newmark积分法求得动力响应,以300 MW汽轮发电机组为研究对象,将其模化为多支承分布质量模型,采用FFT、STFT和wavelet多种方法分析它在简谐衰减、非同期并列两种典型工况激励下以及不同偏心函数、弯扭下的弯振特性。分析结果为研究旋转机械复杂转子系统耦合振动中弯振特性的定量、定性分析提供了依据。图24参7