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軸承知識
某火電廠1號汽輪機(jī)六號軸承軸向振動超標(biāo)診斷

劉林

(卓微科技)

機(jī)組及故障情況:

某電廠1號汽輪機(jī)于2010年10月份進(jìn)行大修,11月份結(jié)束大修開始運行,啟機(jī)及運行過程中發(fā)現(xiàn)6號軸承(發(fā)電機(jī)靠勵磁機(jī)端)軸向振動很大(振動位移由上次運行時的70um增大到181um)。

此汽輪機(jī)組無中壓缸,結(jié)構(gòu)如上圖所示。此圖Z右端還有一個勵磁機(jī),有7#和8#兩個滑動軸承支承,圖中未畫出。

此機(jī)組裝有本特利3500振動與保護(hù)監(jiān)測系統(tǒng),在六瓦裝有兩個成90度夾角安裝的電渦流振動位移探頭測量大軸徑向振動,一個垂直方向的電磁式振動速度探頭測量軸承座的蓋振。

此外,六號軸承X及Y方向安裝的大軸振動探頭長期以來因為受到電磁干擾,其振動值一直很高,蓋振信號不能提供振動時域與頻譜分析;另外,此機(jī)組在六號軸承二年前因為徑向振動增大曾經(jīng)做過現(xiàn)場轉(zhuǎn)子平衡處理,在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端加重平衡后結(jié)果見下表:

表1

從上表可以看到,二年前現(xiàn)場動平衡處理后,轉(zhuǎn)子平衡有明顯的效果。

振動原因分析:

沿垂直方向從低到高測量6瓦的軸向振動及水平振動,數(shù)據(jù)見下表:

表2

對6瓦處的基礎(chǔ)情況測量如下表:(以松動腳為測點)

表3

從表3可以確認(rèn)6瓦處存在基礎(chǔ)松動故障,松動面是臺板與基礎(chǔ)之間。表2的振動分布規(guī)律也符合基礎(chǔ)松動的故障特征(注:并且可以看出軸向松動比水平方向松動更加明顯)。

6瓦軸向振動增大的原因是因為基礎(chǔ)松動導(dǎo)致軸承座支撐剛度下降所致,還是由軸承座支撐剛度下降與振動干擾力增大綜合作用所致,或還有其它振動源疊加綜合作用?這對故障處理有重要作用。因此,對6瓦振動與工況、運行環(huán)境等關(guān)聯(lián)關(guān)系;相鄰的5瓦(發(fā)電機(jī)靠近低壓缸端)和7瓦(勵磁機(jī)靠發(fā)電機(jī)端)的振動信號進(jìn)行了進(jìn)一步測量。

由廠內(nèi)技術(shù)人員所述:機(jī)組在定速運行九分鐘,中間打閘試驗后并網(wǎng)加負(fù)荷運行(2010.11.14 00:37加勵磁),運行后6瓦振動慢慢增大。后來發(fā)現(xiàn)有基礎(chǔ)松動的現(xiàn)象,與五日后(2010.11.19 16:40:34)緊固松動處的螺栓,緊固螺栓后振動略有下降。

對加勵磁前后、堅固松動螺栓前后振動情況測量并列表比較如下:

表4

另外,比較轉(zhuǎn)子平衡后振動、停機(jī)前振動、當(dāng)前振動的1X情況如下表:

表5

從表4加勵磁前后的變化情況來看,1X振幅和相位基本沒變化,從頻譜中可以看出增大的頻譜為2X,4X,6X,8X….,是一個典型的電磁干擾現(xiàn)象,所以真實的振動可以參考加勵磁前的頻譜,振動的變化量也主要考慮1X的變化量,扣除干擾信號量后,6瓦的大軸振動與5瓦的大小接近,所以整個振動信號在各點各方向的值都主要考慮1X的振動信號。

從表4緊固螺栓前后振動對比來看,緊固螺栓后1X振動量又回到加勵磁前情況,說明加勵磁后到緊固螺栓前1X振動量的增大是因為松動量緩慢增大所致。 

從表5中可以看出轉(zhuǎn)子平衡后振動、停機(jī)前振動、當(dāng)前振動的1X情況很接近,說明轉(zhuǎn)子的平衡情況一直比較穩(wěn)定,沒有明顯增加的不平衡力。

從上面二表的分析中可以基本排除發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱彎曲、轉(zhuǎn)子裂紋故障(注:不平衡力的增加也排除了)。

另外,軸承部件共振也可能導(dǎo)致軸向振動大。但共振表現(xiàn)形式為進(jìn)入共振頻率區(qū)時振動突然增大,而現(xiàn)場人員反映軸向瓦振動與轉(zhuǎn)速關(guān)系明顯、與負(fù)荷末發(fā)現(xiàn)明顯關(guān)聯(lián),故此共振也基本排除。(因為機(jī)組處于定速運行,此結(jié)論無測量數(shù)據(jù)支持,要確認(rèn)此故障可以變轉(zhuǎn)速運行測量瓦振振動值來確認(rèn))。

相鄰的5瓦(發(fā)電機(jī)靠近低壓缸端)和7瓦(勵磁機(jī)靠發(fā)電機(jī)端)的振動信號比較如下表:

表6

從相鄰軸承座信號可以看出6瓦的軸向振動與相鄰點振動沒有相關(guān)性。(注:7瓦的軸向振動也很大,但其信號特征為單純的2X,與6瓦軸向信號特征為單純的1X完全不同,因此,兩信號之間沒有什么相關(guān)性,因此排除了聯(lián)軸器安裝中的不對中等故障。通過確認(rèn)勵磁機(jī)的電極數(shù),估計7瓦的2X振動的信號是由電磁力產(chǎn)生)

結(jié)論及處理建議:

從以上振動原因分析可以看出6瓦軸向振動大的原因是由基礎(chǔ)松動導(dǎo)致軸承軸向支撐剛度下降所致。因此,對故障的處理建議是處理基礎(chǔ),提高軸承支撐剛度。另外,也可以通過轉(zhuǎn)子動平衡減少激振力從而減小軸向振動(注:因為已經(jīng)做過一次動平衡,因此通過轉(zhuǎn)子動平衡的方式來減少軸向振動的效果估計不會太大)。

此外,7瓦處的大振動并非是由6瓦傳遞過來的振動引起。從信號來看,是和電磁力相關(guān),請檢查相關(guān)的電磁相關(guān)原因。

Z后反饋:

停機(jī)維修拆機(jī)后,發(fā)現(xiàn)6號軸承下基礎(chǔ)和臺板之間的隔板碎裂。7瓦處的軸瓦內(nèi)表面出現(xiàn)過大電流形成的三個燒蝕洞,其中一個很大。

關(guān)于卓微:成都卓微科技有限公司(卓微科技)致力于設(shè)備自診斷的關(guān)鍵器件和核心軟件研發(fā)。卓微科技的核心團(tuán)隊在傳感器領(lǐng)域、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測軟件開發(fā)和應(yīng)用方面具有豐富經(jīng)驗;在德陽羅江軍民融合基地建有生產(chǎn)和測試中心。

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發(fā)布時間:2022-01-30


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