振動故障診斷及動平衡理論在濟鋼3#TRT透平機上的應用

董 慶,婁海波

(山鋼股份濟南分公司煉鐵廠,山東濟南250101)

振動故障診斷及動平衡理論在濟鋼3#TRT透平機上的應用

董 慶,婁海波

(山鋼股份濟南分公司煉鐵廠,山東濟南250101)

利用振動故障診斷理論,分析透平機振動信號時域波形及頻譜圖,診斷出引起振動的主要原因是轉子不平衡故障,并利用動平衡影響系數法來解決透平機振動故障,保證TRT發電系統長期可靠運行。

透平機;振動故障診斷;動不平衡;在線動平衡

1　引言

高爐煤氣余壓透平發電裝置(TRT)是公認的二次能源回收裝置。其利用高爐煤氣的壓力及熱能,通過透平機驅動發電,實現能源的二次回收利用[1]。

透平機是高爐煤氣發電系統的核心,透平機轉子則是核心的核心。濟鋼3#1750高爐TRT發電系統透平機轉子由一、二級動葉及盤車齒輪等部件組成,透平機進氣端為一級動葉,排氣端為二級動葉。透平機轉子由兩套四油葉軸瓦支撐,兩套貝斯式推力軸瓦調節軸向運動間隙。透平機轉子與發電機連接為剛性聯軸器連接,均勻分布12個螺栓。機組在2月初發生斷葉片事故,經過搶修安裝完成后發現發電機2點振動烈度值較大,對機組做在線動平衡解決振動故障。

2　故障診斷理論的應用

機械振動故障診斷,就是對正在運行的機械設備或給非工作狀態的系統某種激勵,測其振動響應,對由測量響應得到的各種數據進行分析處理,然后將結果與事先制訂的某一標準進行比較,進而判斷系統內部結構的破壞、裂紋、開焊、磨損、松脫及老化等各種影響系統正常運行的故障,依此采取相應的對策來消除故障,保證系統安全運行。轉子不平衡是指受材料質量、加工、裝配以及運行中多種因素的影響,其質量中心和旋轉中心線之間存在一定量的偏心距,使得轉子在工作時形成周期性的離心力干擾,在軸承上產生動載荷,從而引起機械振動的現象。

精密點檢工作人員針對發電機2點振動值過大制定臨時復檢計劃,使用HY106B測振儀測得離線點檢數據及上傳PMS分析系統的時域頻域進行分析:發電機2#水平速度2Hv通頻值14.65 mm/s,工頻(50Hz)振動速度值17mm/s(見圖1),二倍頻(100 Hz)振動速度值5.4 mm/s,三倍頻(150 Hz)振動速度值8.4 mm/s。可見時域圖形總體近似正弦波圖形,頻譜圖中25(Hz)頻率(1倍頻)在水平、垂直方向數值較高(見圖2),二倍頻不是很明顯,三倍頻約占1倍頻1/2以上,頻譜圖中主要以一倍頻為主。由此看出該透平機轉子存在嚴重不平衡現象,發電機支撐軸承有松動信號,透平機與發電機軸系有不對中現象。采取安排計劃停機檢查發電機支撐軸瓦,壓支撐軸瓦瓦頂間隙,檢查軸系裝配間隙及基礎標高,在線做整機動平衡等措施。

圖1　發電機水平速度

圖2　發電機垂直速度

3　動平衡理論的應用

轉子動平衡是轉子動力學的一個研究內容,指確定轉子轉動時產生的不平衡量(離心力和離心力偶)的位置和大小并加以消除的操作。不平衡量會引起轉子的橫向振動,并使轉子受到不必要的動載荷,對轉子正常運轉造成影響。

影響系數法是在轉子上選定若干個校正面和若干個測量面并進行多次運轉校正。某校正面上單位校正量在一定轉速下引起的某測量面的振動就是一個影響系數。通過測量或計算求出這些影響系數,便可根據不平衡量引起的振動,確定為將各測量面的振動限制在某量值以下,各校正面應加配重(或去重)的位置和大小。

2015年2月10～11日進行檢修:

(1)更換發電機非負載側軸瓦。

(2)壓發電機負載側軸瓦頂間隙。

(3)在線做整機動平衡(影響系數法)。

檢修后發電機2點振動大幅降低(見圖3),2點水平通頻值由14.65 mm/s降至1.9mm/s,垂直由3.9mm/s降至1.3 mm/s, 1點水平振動通頻值仍維持在6.2 mm/s左右,即發電機2點振動劣化趨勢得到有效控制,1點仍需密切關注,有檢修機會軸系找正及做動平衡解決。

圖3　檢修后發電機水平趨勢圖

4　結語

利用旋轉設備故障診斷及轉子動平衡理論,成功診斷透平機存在動不平衡故障,并且是引起發電機振動過大的主要原因,后對發電機做在線單面動平衡,依據動平衡影響系數法成功解決透平機動不平衡故障,保證TRT發電設備的穩定運行。

[1] 攀枝花鋼鐵有限責任公司動力廠.干式TRT在攀鋼的應用與推廣[J].中國冶金,2001(6): 26-29.

Vibration Fault Diagnosis and Balancing Theory on Jigang 3#TRT Turbine

DONG Qing,LOU Hai-bo

(Jinan filiale of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,ShanDong,China)

In this paper,the vibration fault diagnosis theory,analysis of turbine vibration signal time-domain waveform and spectrum,the main cause of the vibration fault diagnosis of rotor unbalance and use balancing influence coefficient method to solve the turbine vibration fault,guarantee TRT generating system of long-term reliable operation.

turbine;vibration fault diagnosis;dynamic imbalance;online balancing

1001-5108(2016)02-0057-03

TM617

B

董慶,助理工程師,主要從事機械專業方面的工作。