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大型汽轮二手发电机组摩擦弯轴振动的试验研究


临界转速前的摩擦振动临界转速前,即1.2实际转子系统摩擦振动机理的分析实际汽轮机转子是由多级叶轮组成,其摩擦可能发生在转子的中部,也可能发生在转子的两端,二手发电机发生在转子中部的摩擦弯轴振动具有单盘转子系统摩擦弯轴的机理。在第一近年,随着大型机组基础材料及制造加工工艺的日趋先进,轴系不平衡造成机组振动的缺陷己经日趋减少,取而代之是为追求机组大容量、高效率及紧凑结构而附带产生的摩擦弯轴振动故障日益增多。但现场对机组启动过程中的摩擦振动特性缺乏足够的了解,尤其是转子摩擦弯轴引起的振动及采取的应急措施,这方面如果处理不当,将可能产生严重的恶性事故。
1摩檫弯轴振动的机理bookmark1摩擦弯轴振动是指转子在高速旋转的情况下,大轴局部表面与静止部件如汽封、轴封等发生摩擦之后,使该部位的表面温度急剧上升,与周围金属产生显著的温差,转子将产生热弯曲,当金属膨胀所引起的热应力超过材料的屈服极限时,转子产生塑性变形,引起永久弯曲。
大型汽轮二手发电机组摩擦弯轴振动的试验研究
1.1单盘转子系统摩擦振动机理单盘转子阻尼系统的特性方程为:可得方程的解:卜临界转速以下,二手发电机转子中部的动扰度随转速成平方地增加,摩别,所不同的是不平衡部位的判别用的是机组工作转速下的擦高位与转子质量偏心间的相角差a<90度,将发生偏心引起摩擦,摩擦热弯曲进一步加大偏心的恶性循环;在第一临界转速以上,转子中部的动扰度随转速而下降,摩擦高位与转子质量偏心间的相角差>90度,形成一个摩擦弯轴减小偏心,小偏心引起小摩擦的良性循环。
发生在转子两端的摩擦弯轴振动,在第一临界转速以下机理同上,但在第一临界转速以上的摩擦弯轴需分两个区段来分析,一段是一阶振型未消退二阶振型尚未起主振型区间,其机理同单盘转子的分析;另一段是一阶振型基本消除二阶振型起主导作用的阶段,其摩擦弯轴振动的机理似乎有饽于传统的摩擦弯轴振动机理,因为此阶段转子两端动扰度随转速的增加而增加,摩擦高位与转子质量偏心间的相角差a<90度,其实不然,因为摩擦点发生在转子的两端,只要将临界转速理解为第二临界转速,一切皆符合摩擦弯轴振动的机理。
1.3现场转轴摩擦部位的判别摩擦弯轴部位的判别类同于转子不平衡重量部位的判基频振动,二手发电机而摩擦弯轴部位的判别所用的是机组某一转速运行时振动的变化量。即当转子两端振动同向分量明显增加、反向分量增加不多时,其摩擦弯轴应在转子的中部;反之,当转子两端振动反向分量明显增加、同向分量增加不多时,其摩擦弯轴应在转子的两端;两者同时变化时,其摩擦弯轴可能是转子的某一端。
2现场几个摩檫弯轴振动问题的处理2.1温州300MWA机组高中压转子摩擦弯轴问题的分析与处理2001年7月6日,机组首次启动,按正常开机顺序升速至2040/min暖机,机组振动正常,1号、2号瓦振动为49. 9Z44和29.3Z106但随后1号、2号瓦振动开始爬升,90分钟后,1号、2号瓦振动达108Z64和60.985(详见)2.2北仑600MW1几组低压转子摩擦弯轴振动的分析与处理运行,9时10分,出现振动大报警,8号瓦垂直方向轴振达127xim以基频分量为主。
查阅振动变化历史曲线可知:机组在8时15分前,7号、8号轴振一直稳定在1938和15Z176运行,8时15分后,机组振动开始爬升,至9时10分,7号、8号轴振为90Z152和125Z83振动同向及反向分量分别变化166Z293和155Z36,符合转子两端摩擦弯轴振动机理,但如果是转子两端均匀摩擦,其同向分量不应有如此大的增幅,如按平衡估算,其摩擦弯轴应在8号瓦单端。
500/min稳定运行,旨在通过降速减小转子的二阶动扰度,从而使摩擦点摩擦强度减小。二手发电机为什么选择稳定在2500r/min是因为在力求避开转子、叶片临界的基础上,希望将转速稳定在高于第一临界又未至以第二振型为主导的良性循环转速区域;如直接停机,降速过第一H开关董数据显示。数据显示是DEH系统向运行人员显示运行参数的输出值、给定值和调节系统的内部状态。
特殊参数显示。特殊参数显示是运行人员向系统申请显示的一些常用的重要参数。
图形显示。DEH的图形显示共有十六幅画图,包括运行参数曲线、硬件故障、重要传感器故障、数字趋势显示、模拟趋势显示、阀位指令和反馈显示以及报警闪烁等。
打印。打印内容有运行报表打印、屏幕打印、以及越限报警和事故追忆的自动打印等。
运行员计接十1打印机h算机+1操作键盘卜液器h电子控制器DEH控制简图可以看出汽轮机监控系统的几乎所有信息都是通过视觉传递给人的,忽略了人的多感官的特性。集控室的信号系统中,除了事故喇叭外,全都是视觉信号。监视项目有上百个,这些信息全部从视觉输入大脑,容易造成眼睛长期超负荷而疲劳,视觉辨认和反应能力降低,降低了人的可靠性和快速性。
2.人的响应能力随信息量的增大而减弱运行人员在事故下对汽轮机监控系统的响应能力随信息量的增大而减弱。运行人员接受信息的速度是有限的,只有在汽轮机监控系统显示的速度基本和人接受信息的速度匹配时,人机系统才能可靠、高效地工作。信息量传递过大会使人迅速疲劳,一期集控室相对二期过于庞大,表计太多,许多在特定时期毫无价值的表计妨碍了运行人员及时捕捉有用信息,加重了视力、脑力负担,加速了他们的疲劳。事故时,大量参数急剧变化声光报警迅速涌现,控制室电话不断,运行人员原本正常的心理、生理状态顿时变得极度紧张。
他得迅速接受来自监视表盘和微机的多种变化参数和声光信号,立即在大脑中处理,作出各种判断,然后去操作相应的机构。当只有一个报警信号时,运行人员一般都能正确处理,而同时出现多种信号且相互关联时,运行人员常束手无策,误操作增多。
3针对现存人机工程问题的改进方法1这一点,有两点办法可以改进:把一些报警内容事先用语言录制在磁带上,程序控制选放。对于概率小的事件的信号,在人不同的感觉通道重复输入,可提高人接受信号的可靠性。
为了提高操作员接受的信息量,应在技术上增加信息的辨认标记。例如,可以根据信号的重要程度分别按不同规格的字体,不同的颜色显示。
2这一点,有三点办法可以改进:对于技术力量强的电厂,二手发电机可以编写事故信息处理程序,智能化地显示报警信息并指导运行人员操作。设想报警系统按运行人员的思想逻辑顺序提供智能信息,如“轴封供汽中断引起真空降低真空保护动作跳机请按事故停机处理‘,则运行人员收到第一个报警时就会有方向地观察轴封供汽压力及真空表,不被其它信号迷惑。收到第二个报警时就会观察负荷,油动机行程等,确认停机后有条不紊地按事故停机处理。
定期学习运行规程,在大型模拟集控室对运行人员进行适应性训练,并组织反事故演练。
在微机中把所有信息按机组工况进行功能编组,并按工况合理调用在CRT上,将大大减轻运行人员的负担。例如升负荷时只显示主蒸汽压力、温度、负荷、缸壁温差、差胀等参数,其它参数无异常不输出,对输入信息逐点采样,分类输出。使信息模型反映受控对象的实际状况而信息量又适当,促使运行人员发挥正常功能。
4结束语本文探讨了火电厂汽轮机微机监控系统存在的两个人机工程问题,即:第一,微机监控系统忽略了人的多感官的特性;第二,运行人员在事故下对汽轮机监控系统的响应能力随信息量的增大而减弱。然后从电厂的角度提出了改进办法,作者认为,汽轮机微机监控系统的设计者在人机工程问题上更为科学、更为先进的设计也十分关键。
临界时,过大的动扰度可能会加重转轴及轴承的损伤。采取这一措施后,两瓦振动逐渐减小至正常,然后升至3 000/min并网带负荷后振动正常。
3结论(1)根据振动的爬升、相位的变化判明摩擦弯轴振动,二手发电机根据转轴两端振动的变化判明摩擦的部位是现场处理弯轴振动的有效方法;机组启动过程过第一临界转速区域,动静间的碰磨在所难免,振动处理时应充分利用转子动扰度特性正确处理;工作转速下摩擦,应判明摩擦的部位,降速至适合转速区域运行是一种切实有效的措施,不可一味盲目停机,造成转子、轴承进一步损害。(3)振动的处理轻微摩擦振动一般的处理方法是变转速,通过转速的变化,使其摩擦点变化,避免摩擦囤积热量,造成弯轴。
既然前面的分析与诊断己表明这台机组摩擦发生在转子的中部,而2040r/min暖机转速己在高中压转子的第一临界转速以上,若采用降速处理,随机组转速的下降,高中压转子中部的动扰度将随着转速接近高中压转子的第一临界转速而变大,其结果必然会加剧摩擦,有造成大轴永久弯曲的危险。采用升速处理措施,随机组转速的上升,高中压转子中部的动扰度将随着转速远离该转子的第一临界转速而变小,从而减轻摩擦,故决定缩短机组暖机时间,提前升速至从1号、2号轴振趋势曲线可知:1号、2号轴振同向分量由原来的68.7Z66增加至166Z72,变化达104277,同相振动相位增加,符合高于第一临界转速以上摩擦振动的机理;号、2号轴振反向分量由原来的445Z9增加至55.640,变化仅为29Z273所以可以得出结论:1号、2号轴振大的原因是摩擦弯轴振动,摩擦点在转轴的中部。
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