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1、2019/10/31,汽轮发电机组振动监测,目录,汽轮机组的结构与特点,1,GME系统,2,汽机振动监测要点,3,现场测量及故障分析,4,Q&A,5,一.汽轮机组的结构与特点,一.汽轮机组的结构与特点,半速机与全速机 汽机正常运行功率转速与电网频率一致，称为全速机 汽机正常运行功率转速是电网频率的一半，称为半速机,一.汽轮机组的结构与特点,半速机的特点： 实现长叶片设计：圆周速度小，应力小，叶片可靠性高； 叶型效率高：顶部间隙相对叶片长度较小；排汽面积增加，余速损失降低； 体积大、重量大、转动惯量大，对激振力不敏感； 制造工艺要求高，转子多采用拼接方式； 热惯性大，运行灵活性差。,核电汽轮机的
2、特点： 受限于反应堆热工参数，新蒸汽参数（温度、压力）低，焓降小，流量大； 工作在湿蒸汽区。,一.汽轮机组的结构与特点,ThinkTime,为什么我们要使用半速机？,提示：往机组功率方面考虑,一.汽轮机组的结构与特点,全速机和半速机的运用,全速机：大亚湾、岭澳一期 半速机：岭澳二期、红沿河、宁德、台山,一.汽轮机组的结构与特点,汽轮发电机组总体布置 红沿河汽机组成：高中压缸HIP、低压缸LP3、发电机，刷励机 从前（HIP端）至后（励磁端）共6个轴承座，1个推力轴承，10个支撑轴承（110号）。,一.汽轮机组的结构与特点,大亚湾及岭澳一期：,一.汽轮机组的结构与特点,岭澳二期,重！,一.汽轮机
3、组的结构与特点,3. “弹性基础” 红沿河发电机组汽机厂房16.20m基础平台底部全部由弹簧组支撑，承担基础平台传递的全部负荷。 弹簧隔振器的作用： 隔离来自于上部的汽机运行产生的振动，使得下部基础免遭振动带来的损坏； 使得地面地震加速度传给汽机轴承的响应加速度的放大倍数大大减少，保护汽机轴系； 降低汽机基础的固有频率（常规汽机基础的固有频率约18.6Hz，弹性基础约3.0Hz），以达到远离半速机25Hz运行频率的目的。,一.汽轮机组的结构与特点,一.汽轮机组的结构与特点,支撑轴承 轴承工作原理：,一.汽轮机组的结构与特点,岭澳一期：圆筒瓦轴承,一.汽轮机组的结构与特点,岭澳二期：三油楔可倾瓦
4、,特点：具有可调心功能、结构复杂，稳定性高，成本高，工艺要求高，适用于支承重型转子。,一.汽轮机组的结构与特点,为什么要采用弹簧隔振器？,思考：岭澳一期汽轮机转子的转向是顺时针，使用的是“圆筒瓦”轴承，机组运行时，转子的中心相对静止状态向左上方向偏移。岭澳二期汽轮机转子的转向是逆时针，使用“三油楔可倾瓦”轴承，机组运行时，转子的中心相对静止状态也是向左上方偏移。Why？,ThinkTime,二.GME系统,二.GME系统,汽机监测系统，即GME系统反映的数据时判断汽轮机状况的主要依据。 通过GME系统，可以得到： 高压缸缸壁温度 高、低压转子偏心 高压缸绝对膨胀 高压转子差胀 低压转子差胀 轴
5、承振动及轴振动 推力轴承磨损,二.GME系统,轴振,轴振探头安装在相应轴承的内侧，使用电涡流传感器实现非接触式振动测量，每个轴承安装两个轴振探头，安装在垂直和水平方向。,二.GME系统,2. 轴承振动,轴承振动探头安装在相应轴承上方的轴承座上盖，测量由于轴承振动引起的轴承座测量点处的水平和垂直方向的振动，大亚湾及岭澳一期使用速度传感器，岭澳二期使用加速度传感器。,二.GME系统,岭澳二期,传感器安装位置比较,大亚湾,岭澳一期,二.GME系统,ThinkTime,大亚湾轴振传感器布置在左右两侧45的原因，以及岭澳二期变更的原因。,提示：与轴承的结构及工作原理有关,二.GME系统,二.GME系统,
6、TDM系统简介 TDM系统是岭澳二期使用的一套汽机在线振动监测与故障诊断软件。 TDM系统的功能包括：在线监测显示功能；历史数据分析功能；报表输出功能；专家系统功能。 TDM系统中可以输出趋势图、波德图、极坐标图、频谱图、瀑布图、轴心轨迹图等，有较为全面的振动信息，并在专家系统中提供了振动故障诊断及动平衡计算的功能。,三.汽机振动监测要点,三.汽机振动监测要点,振动故障的诊断和现场平衡都是以测量数据为依据的，因此振动测量是处理振动问题的基础。 汽轮发电机组振动测量的要求： 汽轮发电机组的振动90%属于强迫振动，它的频率为基频（1X），所以基频振动在测量中占有主要地位； 专业测量的振动表必须有频
7、谱分析功能； 必须有测量相位的功能； 测量工作量大，还受到现场复杂环境和时间的制约，因此必须有周密的计划。一般测量与重点测量相结合！,三.汽机振动监测要点,测量参数,振动相关参数： 振幅 频率 相位,相关参数： 转速 时间 有功负荷 发电机转子电流 其他,三.汽机振动监测要点,冲转过程的测量 冲转指的是汽轮机转速由0rpm提升至工作转速的过程，在此过程中我们主要关注的是低速时轴的振动值、过临界时的振动情况，以及防止不当的操作引起的过高振动。,低转速（小于400/500rpm） 偏移：因机械的、电磁的、材料的因素引起的非振动偏差。 晃度：转子存在弯曲，振动显示以1X为主。,三.汽机振动监测要点,
8、临界转速 临界转速是转子-支撑系统产生共振的转速。 特点： 1X振幅最大，相位变化最快 每一根转子都有其临界转速 一些发电机转子存在“副临界转速”，与平衡无关,岭澳二期汽机临界转速实测,三.汽机振动监测要点,定速后的测量 此时机组维持空转，不并网，发电机不投励磁，重点考察： 轴系平衡情况 如果基频振动大，且振幅和相位基本稳定，很有可能存在不平衡。 其他故障 其他故障在定速后也可以反映，如油膜振荡、动静摩擦，转子的热弯曲和缸体的膨胀问题，这些故障的共同特点是使振动不稳定。对于定速后振动不稳定的现象，一般还需要在带负荷后进一步观察。,三.汽机振动监测要点,升负荷过程 机组并网后负荷提升的过程。 此
9、过程中出现的振动问题往往与机组的热状态有关，如转子热弯曲、汽缸的热膨胀等；还有一类与负荷的大小有关，如联轴器传递扭矩不均匀、气流激振等。 此阶段的振动测量要特别注意与振动与相关参数的关系，如转子温度、励磁电流等。 停机过程的测量 停机过程的测量重点与冲转过程类似，将大修前后汽机停机、启动过程中汽机的振动状态进行比较，还有助于分析维修活动对机组振动水平的影响。,三.汽机振动监测要点,振动图 波德图,ThinkTime begins.,三.汽机振动监测要点,趋势图,三.汽机振动监测要点,极坐标图,三.汽机振动监测要点,频谱图,三.汽机振动监测要点,瀑布图,三.汽机振动监测要点,轴心轨迹图,Time
10、s up,四.现场振动测量及故障分析,四.现场振动测量及故障分析,1.日常监测 日常振动监测的工作包括每周振动巡检、每两月GME系统汽机振动测量以及汽机振动状况出现变化时的分析评价。 每周振动巡检时，性能试验人员在主控室KIT（或KIC、TDM）系统上查看汽轮发电机组振动信息，并打印收集。 每两个月，性能试验人员取得PI票，携带Datapac2500数采器，在电气厂房L607（1号机）及L647（2号机）房间GME001AR主汽轮机监测柜上，取振动信号。 日常监测完成测量后，参考振动标准，分析试验结果；必要时，结合运行工况，通过对负荷、励磁电流及频谱等进行综合分析，寻找振动原因。,在实际工作中
11、，汽机振动监测的内容主要是日常振动监测及启停机期间振动监测。,四.现场振动测量及故障分析,2. 机组启停振动监测 本试验涉及的机组状态包括： 汽轮发电机组大修前或其他情况的打闸停机过程； 汽轮发电机组大修后或其他情况的冲转升速过程； 汽轮发电机组升、降功率过程； 汽轮发电机组某一稳定功率平台。 现场测量分为两部分：15.4m电器厂房处的数据采集以及16.0m汽机平台上的振动测量。,四.现场振动测量及故障分析,四.现场振动测量及故障分析,四.现场振动测量及故障分析,提醒： 机组启停期间振动监测工作时间持续时间长，内容枯燥；现场环境复杂，噪声大、温度高，设备敏感性高。需注意人身及设备的安全。,四.
12、现场振动测量及故障分析,3.简单故障分析 故障诊断是依据振动特诊及相关信息确定振动的原因。 振动按其产生的原因可以分为自由振动、强迫振动和自激振动三类。由于阻尼的存在，自由振动会很快衰减，在研究转子的弯曲振动时一般不考虑自由振动问题，因此本部分讨论的故障总体上只有强迫振动和自激振动两类。 统计结果显示：在机组总的振动故障中，普通强迫振动占60%以上，非定常强迫振动约占30%，自激振动不到10%。,五.Q&A,QuestionTime,1.什么是半速机，什么是全速机？ 2.红沿河汽轮机组有哪几个主要部分组成？画出其简单的基本组成结构示意图。 3.弹簧隔振器的作用是什么？安装位置？ 4.大亚湾核电
13、机组大轴的支撑轴承是什么类型？如何布置 ?岭澳二期？ 5.轴承的工作原理是什么？ 6.红沿河GME系统布置有几个轴振传感器？几个轴承振动传感器？画出其安装位置。 7.汽机振动分析所需监测的主要参数有哪些？ 8.启停过程振动监测的要点。 9.什么是波德图？从一副机组升转速过程的波德图中可以了解什么信息？ 10.列举7种常见的汽机振动故障。,补充：汽机故障分析,ThinkTime,大亚湾及岭澳汽机临界转速,这张图说明机组出现了什么故障？ 故障出现在哪个部位？,治理前,治理后,D106大修后初带负荷的阶段，10、11号轴振一直呈上升趋势，19：00之后已经到达报警值。20：00左右超过200um。当
14、时发现氢温报警（超过70）。开启冷却阀门氢温降低到40，10、11号轴振也下降到65um和104um。,机组存在什么问题？,L101大修升负荷的过程中，2003年6月7日8：30左右6号振动开始上升，9：20达到最大值188m，此后开始缓慢回落，13：00恢复正常。 在此过程中112轴承的振动全面上升。 6月8日在负荷稳定在200MW的运行过程中，6：00之后6号振动开始上升，7：30达到跳机值250m，打闸停机。启、停机过程测量到的晃度值（500r/min测量）如表12所示。可以看出5、6号轴承的晃度变化最大。,D102大修在2004年3月23日首次启动，10：45分定速。由于6瓦瓦温超过9
15、0，停机检查；3月24日6：35第二次启动，当转速接近1300r/min时因振动大而打闸。经分析振动的原因是暖机时间不够；3月24日14：15在连续盘车7小时后启动，并连续运行了3天，负荷达到560MW。3月27日23:00因反应堆烧保险跳堆停机；3月28日11：55第四次启动，14：10轴振接近200m，打闸停机。经分析机组存在动静摩擦；3月28日17：40第五次启动，运行数小时后振动轴振接近200m，打闸停机。经分析仍然是动静摩擦引起 。,这张图说明了什么问题？,这张图说明了什么问题？,大修期间进行的维修工作： 因主变故障小修，进行了发电机抽转子检查工作，检查中没有发现主变故障对发电机转子的异常影响。但升功率时出现振动异常。并出现发电机转子接地故障，机组与电网解列。,再次停机抽转子检查，发现接地故障点，一二、二三匝匝间绝缘破坏，一至三匝间的槽绝缘局部烧毁碳化等故障。,ThankYouForAttention,
