汽轮机及其振动
汽轮机的相对振动和绝对振动、偏心、键相

汽轮机的相对振动和绝对振动、偏心、键相
1、绝对振动是指转子相对于地面的振动,也可以叫做瓦振。
2、相对振动是指转子相对于振动探头的振动,所以相对振动也可理解为转子相对于轴瓦或者轴承座的振动,也叫作轴振。
3、键相测量就是通过在被测轴上设置一个凹槽称为键相标记。
当这个凹槽转到探头位置时,相当于探头与被测面间距突变,传感器会产生一个脉冲,轴每转一周,就会产生一个脉冲信号,产生的时刻表明了轴在每转周期的位置。
因此通过对脉冲计数,可以测量轴的转速,通过将脉冲与轴的振动信号比较,可以确定出振动的相位角,用于轴的动平衡分析以及设备的故障分析与诊断等方面。
4.汽轮机在启动或停机过程中,偏心测量已成为必不可少的测量项目。
它能测量到由于受热或重力所引起的轴弯曲的幅度。
偏心是在低转速的情况下,对轴弯曲的测量,这种弯曲可由下列情况引起:原有的机械弯曲,临时温升导致的弯曲,在静态下必然有些向下弯曲,有时也叫重力弯曲。
当汽轮机转速超过600rpm时,偏心信号可由转速信号控制自动断开。
偏心传感器(电涡流传感器)大都安装在位于汽轮机前轴承箱垂直中心线的顶部,其读数之最小值便是转子和传感器的最小间隙。
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汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施

汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施汽轮机是一种利用蒸汽压力来驱动转子运动从而产生机械能的装置,广泛应用于发电、船舶动力、工业生产等领域。
在汽轮机运行过程中,振动问题一直是工程技术人员关注的重点,因为振动会影响汽轮机的稳定运行、安全性能和使用寿命。
本文将从汽轮机振动的大原因分析及应对措施两个方面进行探讨。
一、汽轮机振动的大原因分析1. 惯性力导致的振动汽轮机在运行时转子会因为高速旋转而产生惯性力,这种惯性力会导致轴向、径向和周向的振动。
尤其在启动和停车时,转子受到的惯性力会造成较大的振动。
汽轮机在运行过程中,由于转子的不平衡会产生不平衡力,这种不平衡力会导致转子的振动增大,严重时会引起转子破坏甚至整机故障。
汽轮机的轴承一旦出现故障,例如轴承间隙过大、轴承磨损、轴承损伤等情况都会导致汽轮机产生振动。
轴承故障还会对汽轮机的转子运动平衡性产生严重影响,加剧了振动。
4. 风叶和叶片损坏导致的振动汽轮机的风叶和叶片一旦出现损坏,例如风叶变形、断裂、叶片损伤等情况都会导致汽轮机的振动增大。
这种振动会直接影响汽轮机的运行稳定性和叶片的受力情况。
汽轮机与其连接的系统在运行时可能会出现共振现象,这种共振现象会导致振动的增大。
尤其是在系统结构设计和安装时忽略了系统动态特性,往往会造成共振现象。
二、汽轮机振动的应对措施1. 动平衡汽轮机在制造和安装后,需要进行动平衡调试。
通过动平衡调试可以减小转子的不平衡力,降低振动。
2. 定期维护和检测轴承对汽轮机的轴承进行定期的维护和检测,及时发现和处理轴承故障,确保轴承的正常运行。
3. 定期更换和检查风叶和叶片风叶和叶片是汽轮机的重要零部件,应定期进行更换和检查,避免因为风叶和叶片的损坏导致振动的增大。
4. 振动监测系统安装振动监测系统,可以实时监测汽轮机的振动情况,一旦发现异常振动,及时进行处理。
5. 结构设计和安装时考虑系统共振问题在汽轮机的结构设计和安装时,要考虑系统的动态特性,避免因为共振现象导致振动的增大。
汽轮机振动大的原因分析及其解决方法

汽轮机振动大的原因分析及其解决方法对转动机械来说,微小的振动是不可避免的,振动幅度不超过规定标准的属于正常振动。
这里所说的振动,系指机组转动中振幅比原有水平增大,特别是增大到超过允许标准的振动,也就是异常振动。
任何一种异常振动都潜伏着设备损坏的危险。
比如轴系质量失去平衡(掉叶片、大轴弯曲、轴系中心变化、发电机转子内冷水路局部堵塞等)、动静磨擦、膨胀受阻、轴承磨损或轴承座松动,以及电磁力不平衡等等都会表面在振动增大,甚至强烈振动。
而强烈振又会导致机组其他零部件松动甚至损坏,加剧动静部分摩擦,形成恶性循环,加剧设备损坏程度。
异常振动是汽轮发电机运转中缺陷,隐患的综合反映,是发生故障的信号。
因此,新安装或检修后的机组,必须经过试运行,测试各轴承振动及各轴承处轴振在合格标准以下,方可将机组投入运行。
振动超标的则必须查找原因,采取措施将振动降到合格范围内,才能移交生产或投入正常运行。
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。
第六章 汽轮机主要零件结构与振动

图6-48 叶片组的切向A型振动
图6-49叶片组的切向 B0型振动
(2)轴向振动 叶片组的轴向振动往往 与叶轮的轴向振动耦合在 一起,必然伴随这叶片的 扭转振动。 2.叶片组的扭转振动 在叶片扭转振动发生时, 围带与叶片保持便捷连续, 围带必然产生弯曲振动。 所以叶片组的扭转振动分 为组内各叶片的牛转子振 动和叶片组的扭转振动。
图6-15 铸造隔板
1—外缘;2—静叶片;3—隔板体
2、隔板套 隔板套用于固定隔板。现代高参数大功率汽轮机往往将 相邻的几级隔板状在同一隔板套中,隔板套在固定于汽缸 上。隔板套结构的分级基本上是由汽轮机抽汽情况决定的, 相邻隔板套之间有抽汽,这样可充分利用隔板套之间的环 状汽流通道,而无须借加大轴向尺寸的办法取得必要的抽 汽通流面积。 隔板套分为上下两半,而只通过中分面法兰用螺栓和定 位螺栓连接在一起。隔板套在汽缸内的支承和定位采用悬 挂销(搭子)和键的结构。隔板套通过其下半部分两侧的 搭子支承在下汽缸上,其上下中心位置由其底部的定位销 或平键定位。为保证隔板套的自由膨胀,装配时隔板套与 汽缸凹槽之间留有1~2mm的间隙。
图6—18 油膜的工作原理
(a)有相对运动,无施加垂直方向载荷作态; (b)无相对运动,有垂直方向荷载状态; (c)既有相对运动,也有垂直方向载荷状态; (d)两平面间构成楔形,有相对运动和垂直方向的载荷状态
(二)径向支承轴承 1及油楔中的压力分布(周向) (b)油楔中的压力分布(轴向) l—轴承长度;d—轴颈直径
2π n fd = = in 2π / i
2、高频激振力:(由喷嘴的尾迹扰动产生)
2π n fg = = Zn 2π / Z
对于部分进汽的 级,激振力的频率为 Z fg = n e
汽轮机运行中振动大的原因及危害

汽轮机运行中振动大的原因及危害一、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。
汽轮机振动故障的原因分析与处理

汽轮机振动故障的原因分析与处理汽轮机是一种工作在高速和高温环境下的设备,在其运行过程中,振动是一种常见的问题。
由于振动对设备的结构和部件造成的磨损和损坏,以及对设备的性能和可靠性产生的影响,因此振动故障的原因分析和处理非常重要。
本文将从以下几个方面对汽轮机振动故障的原因进行分析与处理。
一、原因分析1. 设备松动或磨损汽轮机运行时,部件之间的松动或磨损会引起机组振动。
如机架、轴承、齿轮和叶片等部件在运转时出现松动,或者是由于长期摩擦而导致了磨损,都会造成机组振动。
2. 不平衡汽轮机协调运转需要保证各部件的平衡性,在某些情况下,如叶轮的制造误差或者叶片领域加工不均等,会导致汽轮机的不平衡,使其产生振动。
3. 轴承故障汽轮机轴承故障也是一种常见的振动故障。
轴承故障会导致轴承工作不稳定,引起机组的振动,严重的还会导致机组运行停顿。
4. 不良的安装环境汽轮机的操作环境也是影响机组振动的原因之一。
在安装汽轮机时,其安装环境应满足一定的要求,否则将对机组的振动稳定性产生影响。
二、处理方法1. 检查和修理损坏或松动的部件首先,要对造成汽轮机振动故障的松动或损坏的部件进行检查和维修。
对于损坏的部件,可以进行采购更换,对于松动的部件,则可以进行紧固或者更换件,保证设备的稳定性和运行性能。
对于汽轮机不平衡引起的振动故障,可以通过进行平衡调整来消除振动。
具体方法是,使用专业的平衡仪器进行平衡测试,然后根据测试结果制定相应的调整计划进行平衡调整。
当汽轮机的振动故障是由于轴承故障所导致时,应尽快更换转子上的轴承,以保证汽轮机的稳定运行。
加强安装环境,包括选择适当的土建施工方式、精确的安装的严格执行,以及采用符合要求的管理和操作程序等。
在安装中严格按照操作规程和操作标准操作,以保证设备工作在良好的安装环境下。
综上所述,汽轮机振动故障是一种常见的问题,通常是由于部件松动、磨损或不平衡、轴承故障、安装环境等原因导致。
针对不同原因,对应的处理方法也有所不同。
汽轮机轴瓦振动及其处理
汽轮机轴瓦振动及其处理
汽轮机轴瓦振动是指在汽轮机运行过程中,轴瓦发生的不稳定性振动现象。
该现象会
对汽轮机的运行安全性和稳定性产生很大的影响,因此需要对其进行处理。
汽轮机轴瓦振动的主要原因有以下几点:一是轴瓦负荷过大,超过了它所能承受的极限;二是轴瓦本身存在缺陷或损坏,导致其振动不稳定;三是轴瓦与轴颈之间的间隙过大,使得轴瓦在高速旋转时产生振动;四是轴瓦表面不平整或存在异物,导致其振动不稳定。
针对轴瓦振动问题,可以采取以下处理措施:一是对轴瓦进行检修,修复或更换存在
问题的轴瓦,确保其表面光滑平整,无损伤和异物;二是调整轴瓦与轴颈之间的间隙,使
其处于合适的范围内,避免产生振动;三是加强轴瓦的冷却和润滑工作,提高其耐磨性和
稳定性;四是增加轴瓦的支撑和固定措施,减少其振动。
还可以通过安装振动检测仪器,对轴瓦的振动情况进行实时监测和预警,及时制定相
应的处理措施。
对于长期存在的严重的轴瓦振动问题,还可以考虑对汽轮机进行全面的改
造和升级,提高其整体运行性能和稳定性。
对于汽轮机轴瓦振动问题,应及时识别和处理,确保汽轮机的运行安全和稳定性。
通
过合理的检修、调整和改进措施,可以有效减少轴瓦振动带来的不利影响,提高汽轮机的
运行效率和寿命。
汽轮机后轴震动原因
汽轮机后轴震动原因
汽轮机后轴(即转子轴)的震动原因可以从多个方面进行分析,以下是一些常见的可能因素:
1.质量不平衡:长期运行过程中,由于叶片磨损、腐蚀、结垢
或蒸汽流冲击导致汽轮机转动部件的质量分布不均匀,形成
质量偏心,进而引起振动。
2.热变形:汽轮机在运行中产生大量热量,转子会因受热而发
生热膨胀和热弯曲,尤其是高温高压部位的热应力变形可能
导致转子中心线偏离,从而引发轴向和径向振动。
3.摩擦与磨损:轴瓦与转子接触面间的摩擦力不均或轴瓦磨损
严重,造成轴颈与轴瓦间隙异常,也可能引发振动。
4.汽流激振:由于蒸汽流动不均匀或者设计不合理,使得蒸汽
流动对转子产生的动态作用力失衡,引发汽流激振现象,这
种振动通常具有明显的频率特性,并且与蒸汽参数变化密切
相关。
5.同心度偏差:安装过程中,若转子与静止部件如轴承座、联
轴器等的同心度调整不当,或因运行中的热膨胀等因素导致
同心度丧失,也会引起较大的振动。
6.轴系刚性不足:如果汽轮机轴系的设计、制造或安装过程中
刚性不够,容易受到外力或扭矩的影响产生共振,加剧振动
问题。
7.电网影响:电网电压波动、瞬时功率变化或启停机操作过程
中的电气暂态现象可能引起电机及连接的汽轮机轴系振动。
8.其他机械故障:比如轴上部件松动(如平衡块)、轴上零部
件损坏(如叶片断裂)、轴承损坏或润滑不良等都可能导致
汽轮机后轴出现异常振动。
解决汽轮机后轴振动问题需要根据具体情况进行详细检查和分析,通过监测数据、频谱分析等手段确定振动源,再针对性地采取措施进行调整或维修。
汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施
汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施
汽轮机是一种重要的发电设备,其稳定运行对于电网的稳定运行十分关键。
然而,汽
轮机在运行过程中常常会出现振动问题,这不仅会影响发电效率,还可能对设备造成损坏,甚至引起事故。
因此,分析汽轮机运行振动的大原因,并采取相应的应对措施,对于确保
汽轮机安全运行至关重要。
首先,汽轮机运行振动的大原因之一是机械问题。
例如,叶轮的不平衡、轴承的损坏、制动器的失灵等都可能导致汽轮机的振动问题。
在这种情况下,必须采取针对性的维修措施,修复叶轮和轴承,更换制动器等,以消除振动源。
另外,汽轮机的机械部件润滑不良
也可能导致振动,在这种情况下,加强润滑保养工作,确保机械部件的润滑完备,是解决
这一问题的关键。
其次,汽轮机的结构问题也会导致振动。
例如,叶片的自振或共振现象、管道噪声、
油系统中油液波动等都可能导致振动。
解决这种问题的方法包括更改叶片的布局、增强管
道支撑、采用一些减振器件等。
此外,在汽轮机的设计和制造过程中,必须充分考虑振动
问题,避免由于结构不合理而引起的振动。
除了机械问题和结构问题外,汽轮机运行振动的原因还包括液力问题和控制问题。
例如,润滑油的污染或不足、过热蒸汽的内部冲击、调速器的失效等都可能导致振动。
对于
这些问题,必须采取相应的措施,例如加强对润滑油的过滤和更换,调整蒸汽的温度和压力,修理或更换调速器等。
总之,汽轮机运行振动的原因是多种多样的,解决这些问题需要细致的分析和全面的
措施。
在保证汽轮机安全运行的同时,也需要不断改进设备的设计和制造,避免类似的问
题再次发生。
汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施
汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施汽轮机是一种将热能转换为机械能的装置,它广泛应用于发电厂和工业生产中。
在汽轮机的运行过程中,振动是一个常见的问题,它可能会影响到汽轮机的稳定运行,甚至造成机械损坏。
对汽轮机运行振动的大原因进行分析,并提出相应的应对措施具有重要的意义。
一、汽轮机运行振动的大原因分析1. 轴承故障汽轮机的轴承故障是造成振动的常见原因之一。
轴承的损坏或磨损会导致轴承支撑不稳,从而产生振动。
轴承故障的根本原因可能包括润滑不良、轴承安装不当、工作负荷过大等情况。
2. 不平衡不平衡是另一个常见的汽轮机振动原因。
汽轮机转子在加工或安装过程中,如果存在不平衡现象,就会产生不同程度的振动。
不平衡可能源于转子的设计、制造或安装过程中的不当安排。
3. 叶片故障汽轮机叶片的故障也会引起振动。
叶片的严重磨损、失调或裂纹,都会导致汽轮机的振动量增加,甚至产生共振现象。
4. 调速系统故障调速系统是汽轮机的重要组成部分,当调速系统发生故障时,汽轮机的排汽量和工作负荷无法得到有效的控制,导致汽轮机振动加剧。
5. 基础或支撑结构问题汽轮机的振动还可能与其基础或支撑结构有关。
如果汽轮机的基础不稳固或者支撑结构存在问题,都有可能引起振动。
6. 轴线偏移汽轮机的轴线偏移也是引起振动的原因之一。
轴线偏移可能由于装配不当、工作负荷不均或者机械材料变形等原因引起。
二、汽轮机振动的应对措施1. 轴承检查与维护定期对汽轮机的轴承进行检查和保养是防止振动的关键措施。
对润滑系统进行定期检查,并且在轴承出现异常磨损时及时更换轴承。
2. 动平衡对汽轮机的转子进行动平衡处理,是确保汽轮机稳定运行的重要手段。
在汽轮机的设计和制造过程中,应严格保证转子的动平衡性能。
3. 叶片保养保持汽轮机叶片的完好状态也是防止振动的重要措施。
定期对叶片进行检查和保养,及时清理叶片表面的积灰和异物,保证叶片的强度和刚度。
4. 调速系统维护对汽轮机的调速系统进行定期维护和检查,确保其正常运行,并且保证调速系统与汽轮机的协调性能。
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汽轮机及其振动介绍汽轮机是热机,是将热能转化为机械能的机械。
汽轮机可以是功率小、设计/结构简单的小型汽轮机,也可以是功率大、设计复杂、多级、多轴的大型汽轮机。
汽轮机及其产品系列品类繁多,不同的制造商分类不同,不一而足。
但汽轮机的基础是相同的,功能相同、主要部件及其支撑系统类似,而其失效机理也是大同小异的。
本文仅按最主要的应用和常见的故障进行分类和讨论。
无疑地,汽轮机可靠运行是很关键的,对其进行有效的状态监测是必须的、也是行业的共识,包括监测其运行状态、水/蒸汽品质、蒸汽透平的健康等等。
•凝汽式透平–排汽在高度真空状态下进入冷凝器凝结成水,主要用于发电厂。
单缸汽轮机的蒸汽从进汽到排汽都在一个缸内,而对于多缸汽轮机组,高压蒸汽要经过高压缸到一个或者多个逐级降低压力的汽缸,充分膨胀后排汽。
•背压式透平–排汽为正压,高于大气压。
主要用于油气类工艺装置中。
其排出的蒸汽压力取决于工艺设计和生产要求,需送往下一流程再使用,此时透平类似于一个减压阀。
•再热凝汽式透平–排汽为真空凝汽式,但中间级部分蒸汽会抽出来,返回锅炉再加热到初始压力,送回下一级或中压透平。
•抽汽式透平–排汽可以是真空凝汽式或者正压式。
主要用于油气类工艺装置中。
中间多处抽出部分蒸汽可用于工艺蒸汽,或者为了中间多处补汽,以得到更高的功率。
本文仅按蒸汽的供汽压力分为高压、中压和低压透平。
所有的蒸汽透平都有如下主要部件:•缸体•转子•轴承•密封•联轴器•盘车装置(小机器可能不需要)高压透平高压透平的结构、部件:凝汽式或背压式高压缸实图:高压透平可能和中压透平合缸(HP/IP):两排汽低压汽轮机:两排汽低压透平转子和缸体实图:透平缸体的布置缸体的布置很多种•单缸:是单个透平缸体的基本布置•单轴多缸串联式:多个缸体在一根轴线上,也包括两根轴中间有齿轮变速•多缸多轴式:多缸分布分布在多个平行轴线上,一般是两根轴单轴多缸串联式蒸汽透平:这种机组可以有多处抽汽,LP缸有真空凝汽器。
根据不同的工艺要求,振动特性各异:主蒸汽温度和再热温度不匹配(如温度梯度不同),需要监测温度的过快升温或异常改变;抽汽点和凝汽器的真空;典型的壳体变形或冷凝水堵塞对转子的振动影响等等。
多缸多轴式下图是高压缸驱动一台发电机,IP和LP驱动另一台发电机。
大型电厂可能有不同的要求,上图仅是一种布置,每种布置都有其合理性和多种理由,可以是空间限制,喜欢短轴系,不同的转速要求,性能/效率要求等。
透平转子设计•整锻转子,包括了安装叶片的轮毂,仅叶片是后加上去的部件,转子中心可能是空心的。
•套装转子:转子、轴封套和轮毂分别独立锻造,用过盈配合(红套)及键配合安装。
•轮毂焊接转子:轮毂焊接到一起,组成一根中空转子整锻转子的优点:•转子与轮毂一体,中间可以是空芯的或者实芯的。
•现在的锻造往往要求是实芯的。
•没有套装的红套配合,所以没有相应的应力集中顾虑。
缺点•整锻制造成本高•大、重•中间级密封直接与转子接触,摩擦会导致轴热弯整锻转子的中心通常打有ф100mm的中心孔,其目的主要是便于检查锻件质量,同时也可以将锻件中心材质差的部分去掉,防止缺陷扩展,以保证转子强度。
套装转子的优点•锻造转子时不考虑轮毂和轴封套,分别制造的成本较低•轮毂和轴封套可以分别拆下维修•级间密封不与转子直接接触,摩擦损坏的密封套容易维修和更换,摩擦导致的热弯不容易传递到转子上缺点•红套和键连接可能导致应力集中和疲劳、裂纹等•红套的轮盘可能在超速时松开,或者高应力下产生裂纹。
•转子检查时轮毂、轴套需要移出,麻烦。
焊接转子的优点•制造容易,无需锻造•转子中空,轻缺点•焊接技术要求高,要检查焊缝•中空转子容易带液叶片Curtis级归类于冲动级,利用蒸汽的速度冲击去推动转子的运行,并转化为机械能。
反动级应用在较末级,利用静叶喷嘴的压降来做功。
冲动级叶片含压力级和速度级(Curtis),它类似于水轮机,高速蒸汽导入叶片,蒸汽的动能转化为叶片的运动,蒸汽的速度在动叶中没有损失,主要损失为蒸汽流经静叶喷嘴的压降,动叶中没有压力损失。
以上图是冲动转子的基本构造。
反动级叶片蒸汽同样要在隔板的喷嘴上膨胀,然后流到叶片,不同的是蒸汽在反动式动叶里也膨胀,压力继续下降。
反动级转子转子是转鼓式设计,一般只有很小的轮盘,是转子的一部分。
上图为拉金示意图叶轮(轮盘)一般是红装在转子上,制造成本低,高温、高速应用可用一体化的整体锻造,将叶轮锻造为转子的一部分。
叶根的结构型式有枞树型、T型、半圆枞树型,或者用多个楔子将叶片固定在轮盘上,固定方式没有好坏之分。
叶片因而有多种揳入方式,轴向、径向,或者切向插入。
上图是倒枞树形径向和切向插入,切向插入叶片是很多透平的常用方式。
切向进入叶片是从如上右图的凹槽插进去,再沿周向滑到叶轮的设计位置。
径向直接插入方式多用在大中型汽机的低压缸的末级,轻轻地就能插进去,再用铆钉铆紧,因为离心力大,这种方式可以承受较大的应力。
轴向插入是最牢靠的方式,一般用在第一级和最末级的叶片固定上。
这种方式很少发生疲劳失效。
蒸汽进气–控制系统和阀门电子调速器从转速探头那里接收到一个当前转速信号,控制器将这个信号和转速的设定值比较,差值电压信号送到电-液压转换器中,转换成一个液压油信号送到液压油分配器,控制液压油升降杠杆,操作阀门的位置来改变进汽量,从而升速或者降速。
蒸汽透平的喷嘴/隔板喷嘴就在隔板上,是一回事,为静止部件,将蒸汽导入动叶。
一般由两半组成,固定在壳体上。
两半隔板用定位键或者水平销保持在正确的位置。
分段金属密封环安装在内径作为隔板密封。
部分进汽和全周进汽部分进汽结构如上图右,由缸体上的三个阀门独立控制进汽,它们自由膨胀以避免锻件的温度梯度和应力梯度。
与振动有关的问题是轴承的载荷及载荷合力的角度是随着部分进汽弧段的蒸汽的流速的改变而变化,从而改变轴承的动态特性。
在启机时,可能要求整个进汽弧段的温度分布均匀,所以要求暖机充分,使得阀门、透平、管道的温差合格。
但为什么要用部分进汽而不是全周进汽呢?主要是部分进汽在低负荷时有利,阀门部分打开时透平的运行效率更高,但此时叶片所受冲击力大,受热不均匀。
对于全周进汽,喷嘴的热膨胀均匀,冲击应力小,但满负荷前的效率低。
上图是蒸汽阀门的运动对轴中心位置的影响,测点位于HP透平蒸汽进气侧,轴承为椭圆形轴承。
透平轴承径向轴承分为圆轴承、压力坝轴承、椭圆形轴承、可倾瓦轴承等,轴承接触表面大多为为巴氏合金,主要材料是锡,如某公司的轴承的锡含量为88%,有的机组用流体静力轴承,内有一定压力的顶轴油。
推力瓦基本为Kingsbury 滑动轴承及锥面滑动轴承轴承主要是承载转子重量,保持转子的位置,减小摩擦等椭圆式轴承水平方向的主轴比垂直方向的主轴长,用于轴径大,高速、载荷大的情形。
圆筒形轴承是汽轮机常用轴承,承载能力强,主要用在小型机组上,稳定性欠佳,容易引起油膜失稳。
上图是Kingsbury 推力瓦推力轴承•承受推力载荷,吸收瞬时轴向力。
•保持透平的轴向间隙,轴向间隙小。
•窜轴是严重(灾难性)故障,必须跳机保护。
一般以冗余式“与”逻辑设定跳机监测方案。
上图示出的是一个轴位移探头磨坏了。
下图是动静部件间的轴向位移量。
透平的密封密封的作用是不让蒸汽漏出。
迷宫密封是最通用的型式,可以是直齿、斜齿或者高低交错齿。
迷宫设计是便于多次降压来减小泄露。
也即提高了汽轮机的效率。
但缺点是如果间隙过小,容易导致磨擦,缸体变形、过大的轴振也可能导致转子碰到疏齿。
大多的密封组件是有弹性的,允许一定移动量。
也有固定无弹性的、可缩进或者正压式的、或者刷式的。
刷式是允许某种程度的可磨性,但依然可能导致轴弯。
斜齿通常用在LP上,因为间隙上的让步,一般不太会磨秃。
联轴器大型汽轮机的联轴节一般都是刚性的,并且是和转子一起整体锻造的。
因而装配需要较高的技术,装配的时机也要合适。
对于小型透平,可能用桡性联轴节,轮毂红装在转子上。
•轮毂的安装可能不当:与转子中心不对心,或者歪了。
•没按标记装配回去•螺栓和螺帽不合适,包括重量或者螺纹规格刚性联轴器桡性联轴器选择怎样联轴器由机组的功率和配置决定的,一些机组两者都可以。
一些带齿轮箱的透平或者希望冷态对中允许较大的偏差,希望两根轴的振动响应隔离,包括轴位移的补偿等,都可能考虑使用桡性联轴节。
盘车装置盘车是为了预防转子的重力弯曲,机器启机前,充分盘车往往是必须的。
盘车装置灵活性很大,如有的机器用液压盘车。
上图一个上盖拿掉了的盘车系统的顶视图。
立式电机装在上面通过齿轮驱动转子。
安装完成后的盘车装置,电机是水平布置的。
常见透平失效模式排名。
下图是燃煤蒸汽透平按做功损失的排名,该数据来源自NERC 和 EPRI,统计时段为1998~2002,润滑油问题导致机组失效率最高,但因为润滑油问题容易解决,而叶片失效造成的宕机时间,因而损失更大,所以叶片失效的排名应该并列第一。
高压透平•高压透平的缸体是坚固耐用的,通常是用钢制造。
▪耐高温,达550度▪单侧或者双侧进汽▪耐高压,压力高达2400~3400psi(165 ~235Bar),高压是相对的,对于机组,高压缸为机组的最初蒸汽入口,压力肯定是最高的。
对于核电厂,压力可能小于70 bar,而燃煤汽机的压力可达235bar,高压透平包括背压和凝汽机组,可能有多处中间抽汽。
▪缸体相比转子重▪轴的振动可能不会传递到轴承上。
•传递的功率高•一般用可倾瓦•高压透平可能是单缸的,但也可能是单轴或者多轴机组的一员。
高压透平相关的振动问题•间隙小,导致机器容易发生碰磨•摩擦会导致性能下降和热效率损失•机器安装技术要求高•重缸体轻转子使得轴振动监测最为关键•需要监测转子和缸体的膨胀•对主蒸汽和密封蒸汽的参数敏感•因为是刚性联轴节,可能受其它转子的交叉影响•因为热膨胀量大,对中要求高中压透平特点•中压透平的缸体是坚固耐用的,通常是用钢制造。
o耐高温,经再热,可达550度o单侧或者双侧进汽o蒸汽压力较低,有时只有35 baro缸体相比转子重o轴振动可能不会传递到轴承箱上的瓦振探头。
•一般用可倾瓦或椭圆瓦IP通常也叫做再热透平,或者2次再热透平,它通常和高压透平同缸,叫做HP/IP透平。
中压透平相关的振动问题•间隙小,导致机器容易发生碰磨•机器安装技术要求高•重缸体轻转子使得轴振动监测最为关键•需要监测转子和缸体的膨胀•对蒸汽和密封蒸汽敏感•因为是刚性联轴节,可能受其它转子的交叉影响•因为热膨胀量大,对中要求高低压蒸汽透平的特点•从低压饱和蒸汽中提取能量•低压、低温运行•转子相对于缸体重•常用圆瓦和椭圆瓦低压透平相关的振动问题•因为重转子的惯性,转子振动能够传递到缸体轴承,除轴振外,所以可用速度传感器测量瓦振•末几级叶片直径大,容易发生共振和腐蚀•对于真空下的排汽状态较敏感•多处抽汽无论压力高低的透平共性故障•摩擦▪密封、缸体安装不当▪抽气管或者止回阀失效▪管道应变▪缸体变形或者高胀差(因蒸汽状态或过程量要求而变化)•不对中–静不对中或者动态不对中冷态不对中和热态不对中上图是一个有12mils的水平不对中的案例,圆瓦的额定间隙为30mils。