发电机组隔振效果的研究
大型火力发电机组汽轮机振动问题研究与处理措施
大型火力发电机组汽轮机振动问题研究与处理措施发布时间：2021-05-14T14:09:42.443Z 来源：《中国电业》2021年第4期作者：王海波[导读] 汽轮机安全稳定运行对火力发电至关重要王海波中国电建集团河南工程有限公司河南郑州 450001摘要：汽轮机安全稳定运行对火力发电至关重要。
其结构复杂，运行过程中受各种因素影响，不可避免出现振动现象，轻则减负荷降效，重则直接导致机组停运，对机组寿命和机组运行经济性有严重影响。
如何做好汽轮机振动故障预防、检查及后期维护工作，保证发电机组稳定高效生产，是相关技术和管理人员值得认真思考的问题。
本文以某火力发电为例，对汽轮机组的振动故障进行分析，并就此提出处理措施。
关键词：火力发电机；汽轮机；问题；处理措施引言：汽轮机是用蒸汽来作功的旋转式热能动力机械，具有效率高、功率大、转速易控制、寿命长、运转安全可靠等优点。
因此被广泛地应用在发电、冶金、石油化工等行业。
在汽轮机的运行的诸多参数当中，汽轮机振动值是最为重要的几项参数之一。
振动良好是汽轮机安全稳定长周期运行的基本条件之一。
一旦汽轮机振动值出现异常将给企业的生产经营构成经济、安全多方面的威胁。
据统计转动设备故障类型比例当中，异常振动比例又占比达到30%。
同时鉴于振动异常的危害性，振动问题总是牵动各级领导的神经，是研究和公关的重点方向。
1 汽轮机的振动故障分类1.1导致汽轮机发生异常振动故障的因素有很多，常见的机组振动原因有：（1）汽流激荡和轴承油膜振荡引起的振动。
（2）叶片受到不均衡的汽流冲击产生汽流激荡，对于较长的末级叶片，蒸汽在叶片膨胀末端产生流道絮乱，引起振动；（3）油膜不稳定或者被破坏，将会引起轴瓦乌金被烧毁，受热引起轴颈弯曲，引起振动。
1.2机组运行中心不正引起的振动（1）机组运行期间真空降低，会使低压缸排汽温度升高，后轴承座受热微微向上抬起，破坏机组的中心，引起振动；（2）汽轮机启动过程中，若暖机时间不够，升速或者加负荷过快，会引起汽缸热膨胀不均匀，或者滑销系统存在卡涩，使汽缸不能自由膨胀，都会导致汽缸对转子发生相对偏斜，引起振动；（3）机组在进汽温度超过设计值的条件下运行，会使胀差和汽缸变形增加，造成机组中心移动超过运行限度，引起振动；（4）设备安装时中心偏差大，导致运行时产生振动，且此振动是随负荷的增加而增加的。
1000MW火电机组汽轮机基座采用弹簧隔振技术
1000MW 火电机组汽轮机基座采用弹簧隔振技术摘要：弹簧隔振术首次应用在省内1000MW火电机组汽轮机基础上的项目。
突破传统，设计新颖，从根本上消除了汽轮机本体振动调试及安装步骤的难题，符合安全第一的设计理念；投资成本低，操作简单，可靠性高，经济效果显著，具有拓展前景，达到了国内的领先水平。
我厂两台1000MW超超临界火电机组投产后汽轮机本体振动值均小于50um，均属于优秀标准。
机组投产后未发生由于汽轮机基础沉降引起汽轮机振动大等其他重大缺陷，机组长周期运行稳定，对汽轮机本体设备的维护周期和寿命起到了积极的改善作用，进一步提高机组的经济性。
关键词：汽轮机基座、弹簧隔振、基础不均匀沉降引言汽轮发电机基础的结构型式主要有：框架式基础和弹簧隔振基础。
框架式基础是指由顶层梁板、柱和底板连接而构成的汽轮发电机基础，根据梁柱截面尺寸及结构的整体刚度又可细分为刚性框架式基础和柔性框架式基础。
弹簧隔振基础是指由顶层梁板、弹簧隔振元件和下部支承（框架）结构组成的动力设备基础。
实施背景本项目弹簧隔振技术应用于1000MW火电机组汽轮机基座。
上汽机组源于SIMENS技术，为单轴承结构，是对汽轮机进行优化设计的结果,其单轴承设计使汽轮机轴系大大缩短，运行稳定性增强。
较短的轴系使整台机组长度大为缩短，造价降低,但会使下部立柱尺寸减小，剪力墙取消，基座柔性大大增加，振动问题凸显，通过弹簧隔振技术降低基座振动。
主要做法1.汽轮机基础主要解决的问题主要有：在正常运行工况下，汽机基础的固有频率和机器设备的运行转速频率避开，且有宽裕范围，以免共振；基座台板必须要有足够的总刚度，轴承座处的位移变形量须满足设备轴系稳定曲率要求汽机基础必须有足够的强度能承载设备运行时的正常运行工况、事故工况、地震作用等工况下的载荷；控制基础沉降，保证机器设备的轴系稳定正常运行。
2.隔振器就位前后的各项工作和就位顺序：（1）柱顶二次灌浆工作已完成，基本达到设计标高和强度，要求表面平整，无明显裂纹:a一次浇注混凝土时，将柱顶的标高浇注得比设计值（见相应的模板图）低6080mm。
风力发电机组振动诊断技术研究
风力发电机组振动诊断技术研究近年来，随着全球环境问题的日益突出，可再生能源也逐渐成为了人们关注的焦点。
其中，风力发电逐渐发展成为了一种成熟的可再生能源，并且受到了广泛的应用。
风力发电的核心设备之一就是风力发电机组，而风力发电机组的振动问题成为了发电效率和使用寿命的限制因素。
因此，针对风力发电机组振动问题的诊断技术显得尤为重要。
一、风力发电机组振动的原因及危害风力发电机组的振动主要来源于以下几个方面：1. 风叶结构问题：风叶作为风力发电机组的核心元件之一，在运行过程中易受到风力的影响而产生振动。
2. 齿轮传动问题：风力发电机组中往往采用齿轮传动来转换转速，并输出电能。
但齿轮轴承磨损、滑移、齿轮变形等问题都会导致齿轮传动的振动。
3. 地基基础问题：风力发电机组之所以能够固定在地面上运行，就是依靠地基基础。
但地基基础的问题也会影响风力发电机组的振动状况。
以上问题会导致风力发电机组的振动频率增大，并导致噪声大、运行可靠性差、维修难度增加等一系列负面影响。
同时，振动还会导致设备的疲劳损伤增加，进而降低设备的使用寿命。
因此，风力发电机组振动的识别和诊断，对于延长设备的使用寿命、提高发电效率至关重要。
二、风力发电机组振动诊断技术目前，针对风力发电机组振动问题，已经有了各种振动诊断技术。
其中，主要包括以下几个方面：1. 振动传感器：利用振动传感器测量设备的振动状况，从而准确地了解设备的振动频率、振动幅度等信息。
振动传感器是风力发电机组振动诊断的基础。
2. 振动信号分析：通过对振动信号的FFT分析，可以得到振动信号随时间的频域变化，并且可以得到设备振动的主频点、谐波和峰值等参数。
这些参数可以帮助工程师找到设备的振动源和振动的主要频率。
3. 模态分析：模态分析可以确定系统的振动模态，从而更加准确地找到振动来源。
模态分析是风力发电机组振动诊断的高级方法。
4. 监测系统：综合运用振动传感器、振动信号分析和模态分析等技术，建立起一套完整的监测系统。
风力发电机组振动特性研究与分析
风力发电机组振动特性研究与分析随着能源常态化需求的提高，风力发电作为一种清洁能源逐渐得到了人们的重视。
而风力发电机组的振动问题，一直是工程技术领域关注的焦点。
本文将会对风力发电机组的振动特性进行深入研究和分析，探究其中涉及的学科知识和工程技术，进而为风力发电行业的未来发展提供参考。
一、风力发电机组的振动特性简介风力发电机组的振动特性是指在风机运行时，受到的外部环境因素或内部元件之间的相互作用而引起的机械振动现象。
风力发电机组的振动特性主要表现在以下几个方面：1、机组本身的不平衡造成的振动。
在运行时，由于吊挂的位置不够平衡或者气动装置设计、制造不合理，导致叶片、风轮、机组轴承等部件的不平衡；2、风力荷载引起的振动。
风力荷载是指由于风速大小和方向影响，从而产生的叶片变形、空气动力和惯性力等不同的振动荷载。
此时垂直方向和水平方向的振动幅值均较大；3、地面震动引起的振动。
这种情况通常是由于地震、外力冲击或其他外力引起的。
以上的振动特性会带来诸多问题，比如：机组的工作效率、发电量、使用寿命都会受到严重的影响；另外，过度的机组振动也可能威胁到机组运行的稳定性和安全性。
二、风力发电机组振动特性的研究方法风力发电机组振动特性的研究方法一般包括基础理论分析和实验研究两个方面。
1、基础理论分析。
理论研究会从发电机组的设计和运行机理出发，采用流体动力学、材料力学等知识手段对发电机组的振动特性进行分析。
这种方法相较于实验研究更为经济、快捷，但是也存在一定的缺点，无法反映现场实际情况；2、实验研究。
实验研究一般包括现场观测、模拟实验和测试试验等方法。
这种方法直接能够反映出现场状态，能够有效的验证理论分析的可靠性，但是需要昂贵的仪器和设备，并且需要进行充分的现场测量和数据分析。
三、风力发电机组振动特性的分析手段在对风力发电机组的振动特性进行研究时，常用的分析手段包括均方根振动、频率功率谱、阻尼比、相位谱等。
1、均方根振动是指叶片、轴承等结构在振动过程中所产生的平均振动能量，策略分析时通常以逐段均值法计算，并依据计算结果来评估机组轴承的惯性质量；2、频率功率谱会分析信号的快速对数变换，将时间域的信号转化为频率域的谱信息。
动力机器框架式基础的隔振研究
分 析 结 果 与 非 隔 振 基 础 的动 力 分 析 结 果 进 行 比较 ， 合 算 例 分 析 表 明 ： 用 弹 簧 阻 尼 隔 振 元 件 对 汽 轮 发 电机 组 框 架 式 基 结 采 础进行隔振控制是正确和可行 的。
１ １ 非 隔振基础 的 动力 方程 ．
安 装误差 、 运行 等原 因 引起 整 体或 局 部振 动 屡见 不 鲜 ， 为 了减小 这些振 动对 结构 和 机 器基 础 及 其人 员 安 全 的
影响， 除对 机 器 制造 的精 度 和动 平 衡 技 术 进 行 严 格 要
求外 ， 一种 行之有 效 的方 法 是采 取 减 、 振 措施 。半 个 隔
题 就是振 动 ， 发 电厂 大 型汽 轮 机 框 架 式 基 础 中 由 于 在
力 分析模 型 和 有 限 元 数值 分 析 的 动 力 方 程 ， 以下 基 做 本 假设 ： １ 台板 结构 与非 隔振基 础 相 同 ；２ 弹簧与 （） （） 阻 尼器 均具 有 三维 效 应 ； ３ 对 转 子机 组 部 分 采 用 集 （） 中质量 法 加 载 到 框 架 式 基 础 的 转 子 转 轴 上 ； ４ 对 （） 土一 结构 动力 相 互 作 简 化 分 析 中 ， 于 弹 性 半无 限地 基 基 的假设 ， 用 双 自由度 集 总 参 数模 型 简 化 土 层并 建 采 立分 析模 型 ；５ （ ）不 计 弹簧 与阻 尼器 的质 量 ， 弹 簧 且 为线 性 弹簧 ， 与 位 移 成 正 比 ， 力 阻尼 器 为粘 性 阻尼 器 ， 阻 尼力 与速度 成正 比。
汽轮发电机定子机座动特性及隔振分析
＋ ［］Ｉ ｝＋ 嘲 ｃ
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（ ２ ）
若 阻尼作用 很小从 丽 可忽略 不计 时 ，该
方 程则 变为
ｌ ２根
来稿 时间 ：２ ０ 年 ｌ ０１ ２月 ６日
维普资讯
《东方 电机 ｔ ｏ ２年 第 ３ ２ｏ ０巷 第 １期
８ ３
加 以叠 加 。
研究 结构 的动力特 性和 动力 响应 首 先要
研究 弹性结构 的 自由振动 。弹性结 构 的 自由 振 动方程 为 ：
额定 频率 定子铁 心 重量 弹簧棒 直 径 弹簧棒 数 目
５ Ｈｚ ０
１０ ０ ｇ ４ ００ ｋ ｌ ０ｍｉ ｏ ｌ ｌ
［ 脚
本 文用大型结构分析专业 软件 Ａ Ｓ Ｓ对某汽 ＮＹ
轮发 电机定 子机座进 行 了模 态 计算 和 动力响 应分析井对机座 的隔振效果进行 了评价 。 ２ 基 本参数
额定 电 压 额定 转速
ｌｋ ８ Ｖ 姗 ｒ ａｎ ／ｒｉ
土是线性 结构 ，当考 虑各种 因素共 同作用 影 响时 ，可 分别 考虑各 个 因素 的影 响 ，然后 再
ｌ ｕｌ＝ｌ ｏ ｝ “ （） ４
（ ］ ＾ ｌ 一 田） ｌ＝ 由于质量 阵 ［ ］和 刚度 阵 ［
｛ ｝ 有 以下重要 性质 ： 具
（ Ｂ ） 都是 对
称 矩 阵 ，因 此 结 构 的 特 征 值 ＾ 和 特 征 向量 （ ）结 构 具 有 ｎ个 实 特 征 值 ＾． 含 重 １ （
［ 扭ｌ ［ ｕ ＋ 豳｛ｌ＝ （ ３ ） 由于机 组结构 由金属 制成 ，结构 内部 的 阻 尼 很 小 ，可 忽 略 不 计 ， 因 此 可 采 用 式 （） ３ 。通 过 适 当方 法 ，总 是 可 以 从 中 解 出 二 个 反映结构 动力 特性 的参数 ，即结构 的 自振 频 率列阵 ； ｍ｝ 以及 结 构 的振 型 ｛ ｌ 。通 常 把计算结 构 自振特性 的分析 过程称 为 自振 分 析 、振 型分析 或模态 分析 。 ３ ２ 模 态 分 析 的 求 解 方 法 ． 无阻尼 自由振动方程 （ ）是一个 常系数 ３ 线 ｝齐 次常 漱 分贵 程 组 ，它 ＝ 生 嘭 式 的解 ：
国外某型舰用柴油发电机组隔振装置的应用研究
金属 减振 器 ， 不仅 改善 了 机 组径 向 的隔 振 效 果 ， 且 在 而
轴 向上 的隔振 效 果 明显好 于 常 用 的 Ｅ型 、 Ａ型橡 胶 减 Ｅ
振器 ， 不需要 很复杂 的结 构 就能 得 到优 良的隔 振和 降 噪
４ 机 组 隔 振 装 置 的 应 用 分 析
根据 经 典 振 动 控 制 理 论 ， 一 个 单 层 隔 振 装 置 来 对 说 有三 个基 本 要求 ： 统 固有频 率 应 尽 量 低 ； 振 时 的 系 共
３ 主 要 隔 振 元 件
３ １ 剪 切型 橡胶 金属 减振 器 ．
剪 切 型橡 胶金 属 减振 器 结 构 示 意 图 ， 图 ２所 示 ， 如 它 由两块 中 间分别 开有 圆形 孔 （ ） 三 角 形 金 属块 （ ） ３的 １ 和一 个 四边形 橡胶 块 （ ） 固粘 结 而 成 ， 横 向 刚度 较 ２牢 其 竖直 刚度 大 ， 向稳 定 ， 动 力性 能 由压 缩量 控制 。 侧 其
１ 引 言
国外某 型 舰用 柴 油发 电机 组是 保 证 舰 用 电力 所需
２ 该 舰 柴 油 发 电 机 组 隔 振 组 成
该舰 柴油 发 电组 隔振 组 合 由柴 油 机 、 流 发 电机 、 交
求 的 电源 ， 是舰 艇 生命 力 的重 要组 成 部 分 。 众 所周 知 ， 柴油 发 电机 组 引起 的 船体 振 动 以 及 柴油 机 与 发 电机连 接 的轴 系扭 转 振 动 和 纵 向振 动 ， 振动 频 率 一 旦 接 近 船 体结 构 的 固有 频率 ， 会 激 起 船体 的共 振 ， 全 舰 声 隐 就 ． 使
证柴 油发 电机 组 工 作 的 各 个 系 统 组 成 。如 图 １所 示 。
列车用柴油发电机组隔振系统隔振性能分析
装 方式 和 位置 ； 范 乐 天 提 出 过一 种 将 撤 下 设 备
模块 且 弹性 吊装 的优 化设 计 结 构 ＿ ３ ； 吴会 超 通 过 对 比分析 刚性 与 弹 性 两 种 不 同 的连 接 方 式 得 出 ，
Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ： ｔ ａ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ４ ７ ＠１ ２ ６． ｅ ｏ ｍ．
大 连 交 通 大 学 学 报
第３ ４卷
１ ． ２ 隔振性 能计算
２ 号 ４ ｇ －
只考虑垂 向运动 时 ， 机 组 双层 隔振 系 统 的运 动 微分方 程 为 ：
圳
） ㈩
摘
要： 针对某型 出口动车采 用 的具有 双层 隔振 系统 的柴油 发 电机 组和 车体 间的隔 振问题 进行 了研
究， 首先建立 了机组双层 隔振 系统的振动传递模型和隔振性能评估表达式 ， 然后按照柴油发 电机组在列 车上的安装方式 ， 将其安装 在固定于地面的基础 台架上 ， 对 ３种不 同的隔振 刚度条件 进行 了隔振性 能试
机组通 过公 共 构 架 吊挂 在 车体 底 架 上 ， 机组
与公 共构架 之 间 的连 接 属 于一 级 隔 振 （ ５个 隔 振
器） ， 公共 构 架 与 车 体 问 的 连接 属 于 二 级 隔 振 （ ４ 个 隔 振器 ） ． 试 验 时 以基础 台架 代替 车 体 底 架 ， 将 机 组悬 挂 于基 础 台架 上 ， 安 装 方 式 和 隔振 器 分 布
验， 给出 了不 同刚度工况下 隔振性 能随机组转速的变化规律 ， 其 结果可为机组隔振系统性 能研 究和设计 提供参 考． 关键词 ： 出 口动车 ； 柴油发 电机组 ； 双层 隔振系统 ； 隔振性 能
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发电机组隔振效果的研究
播雨
1 发电机组参数
发电机组重量1600kg，转速1500 rpm，外形尺寸2500×900×1300，要求隔振效率达到95%以上。
我公司经过软件计算和分析对比，选择了最佳设计方案。
2 混合隔振器效果计算及讨论
采用橡胶+弹簧混合减震器，既橡胶弹簧在一次隔振位置，弹簧减震器在二次隔振位置。
弹簧系数取k=30000 N/m，橡胶特性系数取k=80000N/m，根据机组重量，弹簧和橡胶减震器均取24付。
根据二次隔振理论，计算隔振系数和隔振效率，计算结果如图1所示。
如图1可知，由于激振频率为157 1/s，当固有频率ω1等于或接近激振频率时，出现共振现象，当质量比μ=0.21时，弹簧减震器出现共振，隔振效率出现负值，隔振效率大大下降。
隔振效率随着质量比增加而逐渐提高，在质量比0.21的两侧，隔振效率呈对称达到99%以上。
在实际噪声治理和隔振工程中，可以选择适当的质量比，以获得较高的隔振效率，同时避免共振发生。
3 结束语
由计算结果可知，采用弹簧橡胶混合减震器的隔振效率也可以达到很高值。
当质量比选择不当时系统会发生共振。
通过计算可以选择适当的质量比，为隔振设计提供依据。
项目弹簧+弹簧弹簧+橡胶橡胶+弹簧橡胶+橡胶
0.13时隔振效率99.54 98.66 89.64 90.15
共振质量比0.04 0.07 0.21 0.1
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