❶ 汽轮机运行中振动大的原因及危害,应如何调整
一、汽轮机异常振动原因分析
汽轮机组担负着火力发电企业发电任务的重点。由于其运行时间长、关键部位长期磨损等原因,汽轮机组故障时常出现,这严重影响了发电机组的正常运行。汽轮机组异常振动是汽轮机常见故障中较为复杂的一种故障。由于机组的振动往往受多方面的影响,只要跟机本体有关的任何一个设备或介质都会是机组振动的原因,比如进汽参数、疏水、油温、油质、等等。因此,针对汽轮机异常震动原因的分析就显得尤为重要,只有查明原因才能对症维修。针对导致汽轮机异常振动的各个原因分析是维修汽轮机异常振动的关键。
二、汽轮机组常见异常震动的分析与排除
引起汽轮机组异常振动的主要原因有以下几个方面,汽流激振、转子热变形、摩擦振动等。
(一)汽流激振现象与故障排除
汽流激振有两个主要特征:一是应该出现较大量值的低频分量;二是振动的增大受运行参数的影响明显,且增大应该呈突发性,如负荷。其原因主要是由于叶片受不均衡的气体来流冲击就会发生汽流激振;对于大型机组,由于末级较长,气体在叶片膨胀末端产生流道紊乱也可能发生汽流激振现象;轴封也可能发生汽流激振现象。针对汽轮机组汽流激振的特征,其故障分析要通过长时间的记录每次机组振动的数据,连同机组满负荷时的数据记录,做出成组曲线,观察曲线的变化趋势和范围。通过改变升降负荷速率,从5T/h到50T/h的给水量逐一变化的过程,观察曲线变化情况。通过改变汽轮机不同负荷时高压调速汽门重调特性,消除气流激振。简单的说就是确定机组产生汽流激振的工作状态,采用减低负荷变化率和避开产生汽流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。
(二)转子热变形导致的机组异常振动特征、原因及排除
转子热变形引发的振动特征是一倍频振幅的增加与转子温度和蒸汽参数有密切关系,大都发生在机组冷态启机定速后带负荷阶段,此时转子温度逐渐升高,材质内应力释放引起转子热变形,一倍频振动增大,同时可能伴随相位变化。由于引起了转子弯曲变形而导致机组异常振动。转子永久性弯曲和临时性弯曲是两种不同的故障,但其故障机理相同,都与转子质量偏心类似,因而都会产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力。
与质心偏离不同之处在于轴弯曲会使两端产生锥形运动,因而在轴向还会产生较大的工频振动。另外,转轴弯曲时,由于弯曲产生的弹力和转子不平衡所产生的离心力相位不同,两者之间相互作用会有所抵消,转轴的振幅在某个转速下会有所减小,即在某个转速上,转轴的振幅会产生一个“凹谷”,这点与不平衡转子动力特性有所不同。当弯曲的作用小于不衡量时,振幅的减少发生在临界转速以下;当弯曲作用大于不平衡量时,振幅的减少就发生在临界转速以上。针对转子热变形的故障处理就是更换新的转子以减低机组异常振动。没有了振动力的产生机组也就不会出现异常振动。
(三)摩擦振动的特征、原因与排除
摩擦振动的特征:一是由于转子热弯曲将产生新的不平衡力,因此振动信号的主频仍为工频,但是由于受到冲击和一些非线性因数的影响,可能会出现少量分频、倍频和高频分量,有时波形存在“削顶”现象。二是发生摩擦时,振动的幅值和相位都具有波动特性,波动持续时间可能比较长。摩擦严重时,幅值和相位不再波动,振幅会急剧增大。三是降速过临界时的振动一般较正常升速时大,停机后转子静止时,测量大轴的晃度比原始值明显增加。摩擦振动的机理:对汽轮机转子来讲,摩擦可以产生抖动、涡动等现象,但实际有影响的主要是转子热弯曲。动静摩擦时圆周上各点的摩擦程度是不同的,由于重摩擦侧温度高于轻摩擦侧,导致转子径向截面上温度不均匀,局部加热造成转子热弯曲,产生一个新的不平衡力作用到转子上引起振动。
三、在振动监测方面应做好的工作
目前200MW及以上的机组大都装设了轴系监控装置,对振动实施在线监控,给振动监测工作创造了良好的条件。其他中小型机组有的虽装有振动监测表,但准确度较差,要靠携带型振动表定期测试核对,有的机组仅靠推带振动表定期测试记录。对中小型机组的振动监测工作,一般都比较薄弱,不能坚持定期(每周、每10天等)测试或测试记录不全不完整等等,不利于有关振动规定的认真执行。因此,电厂应明确规定测试振动的周期,给汽机车间专业人员和运行现场配备较高精密度的振动表,并建立专业人员保存的和运行现场保存的振动测试登记簿,按规定周期测试并将测试结果记入登记簿。测试中发现振动比上次测试结果增大时,专业人员应及时向领导汇报,并分析振动增大原因,研究采取措施,必要时增加振动测试次数,以监测是否继续增大。运行中如发现机组振动异常时,应立即使用现场保管的振动表进行测试,如振动比上次测试结果增加了0.05mm时,应立即打闸停机。如振动增加虽未达到0.05mm,但振动异常时听到机组有响声(如掉叶片等),或机内声音异常时,也应停机进行检查。对一般的振动增大,也应向车间汇报,以便组织分析原因,采取措施。
(1) 转动部分平衡的不正确。
(2)汽轮机、发电机等对中不好。
(3)机组附属转动件,如调速器、主轴带动的油泵、危急保安器等部件平衡的不好,安装不良。
(4)受热的机件安装的不正确,在冷态安装时没有考虑它们热态工作时的自由热膨胀、热变形,使得机件在受热工作时不能自由膨胀而变得有些弯曲,破坏平衡。如各种轴在受热无处膨胀时,将被顶弯,失掉平衡,造成振动;机壳受热不能自由膨胀时,也会变形引起振动。
(5)某些机件配合尺寸不符合要求,如轴封片与轴颈配合间隙不对,配合过紧,则在受热时轴颈与密封片相摩擦,引起振动。
(6)轴承有缺陷,如轴瓦巴氏合金脱层、龟裂;轴承与轴瓦安装间隙不合适;瓦壳在轴承座中松动;轴承动态性能不好,发生半速涡动或油膜振荡等,造成振动。
(7)机组基础不符合要求或基础下沉,都会使机组发生振动。
2、运行方面的原因
(1)汽轮机汽缸保温不良、在启动前预热的不充分或者不正确,因而造成蒸汽轮机在启动时转子处于弯曲状态。
(2)固定在汽轮机转子、联轴器、变速器齿轮轴上的某些转动零件松弛、变形或者位置移动,引起回转体的重心位置改变加剧振动,如叶轮和轴结合松动、某些部分变形等。一些有严格重量要求的回转零件,如联轴器个别螺栓更换而又未做平衡试验,也会破坏平衡,加剧振动。
(3)回转部件的原有平衡被破坏,如叶片飞脱,叶片或叶轮腐蚀严重,叶轮破损,轴封损坏,叶片结垢,个别零件脱落,发电机转子内冷水路局部堵塞,以及静止部分与转动部分发生摩擦等等。
(4)启动前预热不均匀,机壳产生变形,使机组内动静部件间隙不均匀,甚至产生摩擦,引起振动。
(5)蒸汽管路或气体管路对机组的作用力,使机组变形、移位;管路与机组联接不合要求等等也都造成振动。
(6)轴承润滑不够或不适当,油泵工作不稳定,或者油膜不稳定。
(7)新蒸汽等运行参数与要求值偏差太大。新蒸汽参数偏差过大而末及时调整,使汽轮机部件热膨胀及热应力变化剧烈;汽压、汽温过低未及时采取措施;排汽缸温度过高引起汽缸变形等等。
(8)机组运行转速离实际临界转速太近、机组某部件的固有振动频率等于或低倍于汽轮机运行频率,使部件或汽轮机发生共振。
(9)汽轮机内部转动部件与汽封偏心,产生蒸汽自激振荡引起振动。
(10) 发电机电磁力不平衡引起振动。
❷ 水泵震动大是什么问题
给水泵震动大的原因:
1.转子质量不平衡引起的振动。
2.转静摩擦产生振动。
3.基础刚度不够引起的振动基础灌浆不良,地脚螺栓松动,垫片松动,机座连接不牢固,都将引起剧烈的强迫共振现象。
4.联轴器异常引起的振动。
联轴器安装不正,泵和电机轴不同心,泵与耦合器轴在找正时,未考虑运行时轴向位移的补偿量,联轴器螺栓间隙不均匀,这些都会引起给水泵、电机振动。
5.转子的临界转速引起的振动。
当转子的转速逐渐增加并接近给水泵转子的固有振动频率时,给水泵就会猛烈地振动起来,转速低于或高于这一转速时,就能平稳地工作。在这种情况下,只有一部分螺栓承受大部分扭矩,这样就使本来不该产生的不平衡力加到了轴上,从而引起振动。
6.电动机是水泵运行的原动机,电动机好坏直接关系到水泵运行的稳定。电动机轴承损坏,电动机内部磁力不平衡,也会间接引起水泵的振动。安装时如果磁力中心不准确,会导致电机轴来回窜动,会引起前置泵及耦合器的转子跟着窜动,从而导致泵组的振动。
7.汽蚀现象引起的振动。
给水泵的几何安装高度一定,泵的汽蚀余量一定,泵入口的压头减小,压力降低,在水温度恒定的条件下,液体中气体的气化点降低,使泵内发生了汽蚀现象。汽蚀过程本身就是一种反复冲击和凝结的过程,伴随着很大的脉动,这些脉动如果频率和泵的固有频率相等,就会引起泵的振动,该振动又将促使更多的气泡产生和破裂,两者相互激励,导致泵更强烈的振动。
8.水泵启动和停机、阀门启闭、工况改变以及事故紧急停机等动态过度过程造成的输水管道内压力急剧变化和水锤作用等,也常常导致给水泵组产生振动。
❸ 发生振动的原因有哪些
振动是在机械加工过程中,因机床工件或刀具发生周期性的跳动。加工过程中如发生振动,会使工件已加工表面上出现条痕或布纹状痕迹,使表面光洁度显着下降,还会使机床、夹具中的连接零件松动,缩短机床使用寿命,影响工件在夹具中的正确定位。此外,由于振动,势必降低切削速度,损坏切削工具,降低生产率,造成噪声污染。
1 机械加工振动的表现和特点
振动分强迫振动和自激振动两种类型。具体表现和特点如下。
1.1 强迫振动 强迫振动是物体受到一个周期变化的外力作用而产生的振动。如在磨削过程中,由于电动机、高速旋转的砂轮及皮带轮等不平衡,三角皮带的厚薄或长短不一致,油泵工作不平稳等,都会引起机床的强迫振动,它将激起机床各部件之间的相对振动幅值,影响机床加工工件的精度,如粗糙度和圆度。对于刀具或做回转运动的机床,振动还会影响回转精度。
强迫振动的特点是:①强迫振动本身不能改变干扰力,干扰力一般与切削过程无关(除由切削过程本身所引起的强迫振动外)。干扰力消除,振动停止。如外界振源产生的干扰力,只要振源消除,导致振动的干扰力自然就不存在了。②强迫振动的频率与外界周期干扰力的频率相同,或是它的整倍数。③干扰力的频率与系统的固有频率的比值等于或接近与1时,产生共振,振幅达到最大值。此时对机床加工过程的影响最大。④强迫振动的振幅与干扰力,系统的刚度及阻尼大小有关。干扰力越大、刚度及阻尼越小,则振幅越大,对机床的加工过程影响也就越大。
1.2 自激振动(颤振) 由振动系统本身在振动过程中激发产生的交变力所引起的不衰减的振动,就是自激振动。即使不受到任何外界周期性干扰力的作用,振动也会发生。如在磨削过程中砂轮对工件产生的摩擦会引起自激振动。工件、机床系统刚性差,或砂轮特性选择不当,都会使摩擦力加大,从而使自激振动加剧。或由于刀具刚性差、刀具几何角度不正确引起的振动,都属于自激振动。
自激振动的特点是:①自激振动的频率等于或接近系统的固有频率。按频率的高低可分为高频颤振(一般频率在500~5000Hz)及低频颤振(一般频率为50~500Hz)。②自激振动能否产生及其振幅的大小,决定于每一振动内系统所获得的能量与阻尼消耗能量的对比情况。③由于持续自激振动的干扰力是由振动过程本身激发的,故振动中止,干扰力及能量补充过程立即消失。
2 振动产生的原因分析
产生振动的原因复杂多变,根据机加工行业出现的振动现象及两种不同类型振动的表现形式,分析原因,大致如下:
2.1 强迫振动产生的原因:①机床上回转件不平衡所引起的周期性变化的离心力。如由于电机或卡盘、皮带轮回转不平衡引起的。②机床传动零件缺陷所引起的周期性变化的传动力。如因刀架、主轴轴承、拖板塞铁等机床部件松动或齿轮、轴承等传动零件的制作误差而引起的周期性振动。③切削过程本身不均匀性所引起的周期性变化的切削力。如车削多边形或表面不平的工件及在车床上加工外形不规则的毛坯工件。④往复运动部件运动方向改变时产生的惯性冲击。如平面磨削过程的方向改变或瞬时改变机床的回转方向。⑤由外界其他振源传来的干扰力。在锻造车间附近,因空气锤的振动引起其他机床的强迫振动,甚至共振。
2.2 自激振动产生的原因:①切削过程中,切屑与刀具、刀具与工件之间摩擦力的变化。②切削层金属内部的硬度不均匀。在车削补焊后的外圆或端面而出现的硬度不均现象,常常引起刀具崩刀及车床自振现象。③刀具的安装刚性差,如刀杆尺寸太小或伸出过长,会引起刀杆颤动。④工件刚性差。如加工细长轴等刚性较差工件,会导致工件表面出现波纹或锥度。⑤积屑瘤的时生时灭,时切削过程中刀具前角及切削层横截面积不时改变。⑥切削量不合适引起的振动,切削宽而薄的切削易振动。
3 防止和消除振动的方法
3.1 消减强迫振动的措施:①对高速回转(600r/min以上)的零件进行平衡(静平衡和动平衡)或设置自动平衡装置。或采用减振装置。②调整轴承及镶条等处的间隙,改变系统的固有频率,使其偏离激振频率;调整运动参数,使可能引起强迫振动的振源频率,远离机床加工薄弱模态的固有频率。③提高传动装置的稳定性,如在车床或磨床上采用少接头、无接头皮带,传动皮带应选择长短一致。用斜齿轮代替直齿轮,在主轴上安装飞轮等。④在精密磨床上用叶片泵代替齿轮泵,在液压系统中采用缓冲装置等以消除运动冲击。⑤将高精度机床的动力源与机床本体分置在两个基础上以实现隔振。常用的隔振材料及隔振器有橡胶隔振器、泡沫橡胶、毛粘等。⑥适当选择砂轮的硬度、粒度和组织,适当休整砂轮,减轻砂轮堵塞,减少磨削力的波动。⑦按均匀铣削条件适当选择铣刀直径,齿数和螺旋角;增加铣刀齿数;以顺铣代替逆铣;采用等距刀齿结构,破坏干扰力的周期性。⑨刮研接触面,提高接触刚度;采用跟刀架、中心架等增强工艺系统刚度。选择较好的砂轮架导轨形式⑨采用粘结结构的基础件及薄壁封砂结构的床身等,增加阻尼,提高抗振能力。⑩隔离外来振动的影响,采取隔振措施,如在磨床砂轮电动机底座和垫板之间垫上具有弹性的木版或硬胶皮等。
3.2 消减自激振动的措施:①调整振动系统小刚度主轴的位置,使其处于切削力F与加工表面的法线方向的夹角范围之外,如镗孔时采用削扁镗杆,车外圆时,车刀反装。②通过改变切削用量和刀具几何形状,减小重叠系数,如采用直角偏刀车外圆。③减小切削速度,增大进给、主偏角、前角;④适当提高切削速度;改善被加工材料的可加工性。⑤增加切削阻尼;适当减小刀具的后角;在后刀面上磨出消振棱;适当增大钻头的横刃;适当使刀尖高于(车外圆)、低于(樘内孔)工件中心线,以获得小的工作后角。为消减刀具的高频振动,宜增大刀具的后角和前角。⑥调整切削速度,避开临界切削速度。在切断、车端面或使用宽刃刀具、成形刀具和螺纹刀具时,宜取切削速度小于临界切削速度。纵车和切环形工件端面时,切削速度大于临界切削速度等。⑦提高工艺系统刚度,可提高抗振性。车刀安装时不宜伸出过长,镗刀尽可能选得短而粗;尽量缩短尾座套筒的伸出长度;加工细长轴时,采用中心架或跟刀架,或用主偏角很大的细长轴车刀来消除振动。⑧尽可能不采用容易产生积屑瘤的切削速度。⑨采用合适的切削用量。可采用减少切削宽度,同时增加切削厚度。
4 结束语
机械加工过程产生的振动非常复杂,是需要日常的不断分析和总结,根据不同情况分析原因,采取措施加以消除和控制,以保证加工工件的质量要求,提高生产率,创造良好工作环境。