300mw汽轮机组异常振动分析毕业设计(编辑修改稿)

300mw汽轮机组异常振动分析毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

2． 按工作原理 有蒸汽主要在各级喷嘴中膨胀的冲动式汽轮机；蒸汽在静叶和动叶中都膨胀的反动式汽轮机；以及蒸汽在喷嘴中膨胀后的动能在几列动叶上加以 利用的速度级汽轮机。 3． 按热力特性 有蒸汽主要在各级喷嘴 (或静叶 )中膨胀的冲动式汽轮机；蒸汽在静叶和动叶中都膨胀的反动式汽轮机；以及蒸汽在喷嘴中膨胀后的动能在几列动叶上加以利用的速度级汽轮机。 4． 按用途 可分为为电站汽轮机、工业汽轮机、船用汽轮机等。 5 5． 按汽缸数目 可分为单缸汽轮机、双缸汽轮机和多缸汽轮机。 6． 按蒸汽初压分为低压汽轮机、 中压汽轮机、次高压汽轮机、 高压汽轮机、 超高压汽轮机、亚临界汽轮机和超临界汽轮机。 （四）汽轮机 的 用途 汽轮机主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机压缩机和船 舶螺旋桨等。 还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。 汽轮机通常在高温高压及高转速的条件下工作，是一种较为精密的重型机械，一般须与锅炉（或其他蒸汽发生器）、发电机 (或其他被驱动机械 )以及凝汽器、加热器、泵等组成成套设备，一起协调配合工作。 （五）汽轮机 的 发展状况 1． 国际上汽轮机发展状况 （ 1） 1883 年瑞典工程师拉瓦尔设计制造出了第一台单级冲动式汽轮机，随后在 1884年英国工程师帕森斯设计制造了第一台单级反动式汽轮机，虽然当时的汽轮机和我们现在的汽轮机相比结构非常简单，但是从此推动了汽轮 机在世界范围内的应用，被广泛应用在电站、航海和大型工业中。 （ 2） 在 60 年代，世界工业发达的国家生产的汽轮机已经达到500— 600MW 等级水平。 1972 年瑞士 BBC 公司制造的 1300MW 双轴全速汽轮机在美国投入运行，设计参数达到 24Mpa，蒸汽温度 538176。 C ， 3600rpm； 1974年西德 KWU 公司制造的 1300MW 单轴半速（ 1500 rpm）饱和蒸汽参数汽轮机投入运行，； 1982 年世界上最大的 1200MW 单轴全速汽轮机在前苏联投入运行，压力 24 Mp，蒸汽温度 540176。 C。 （ 3） 目前世界各国都在研究大容量 、高参数汽轮机的研究和开发，如俄罗斯正在研究 2020MW 汽轮机。 2． 我国汽轮机发展状况 （ 1） 我国汽轮机发展起步比较晚。 1955 年上海汽轮机厂制造出第一台6MW 汽轮机。 1964 年哈尔滨汽轮机厂第一台 100MW 机组在高井电厂投入运行； 1972 年第一台 200MW 汽轮机在朝阳电厂投入运行； 1974 年第一台 300MW 6 机组在望亭电厂投入运行。 70 年代进口了 10 台 200— 320MW 机组，分别安装在了陡河、元宝山、大港、清河电厂。 70 年代末国产机组占到总容量 70%。 （ 2） 1987年采用引进技术生产的 300MW机组在 石横电厂投入运行； 1989年采用引进技术生产的 600MW 机组在平圩电厂投入运行； 2020 年从俄罗斯引进两台超临界 800MW 机组在绥中电厂投入运行。 （ 3） 上海汽轮机厂是中国第一家汽轮机厂，在 1995 年开始与美国西屋电气公司合作成立了现在的 STC， 1999 年德国西门子公司收购了西屋电气公司发电部， STC 相应股份转移给西门子。 哈尔滨汽轮机厂 1956 年建厂，先后设计制造了我国第一台 25MW、 50MW、 100MW 和 200MW 汽轮机， 80 年代从美国西屋公司引进了 300MW 和 600MW 亚临界汽轮机的全套设计和制造 技术，于 1986 年制造成功了我国第一台 600MW 汽轮机，目前自主研制的三缸超临界 600MW 汽轮机已经投入生产。 东方汽轮机厂 1965 年开始兴建， 1971年制造出第一台汽轮机，目前的主力机型为 600MW 汽轮机。 北京北重汽轮电机有限责任公司做为后起之秀，以 300MW 机组为主导产品，它是由始建于 1958 年的北京重型电机厂通过资产转型在 2020 年 10 月份成立的又一大动力厂，目前 2 台 600MW 汽轮机也已经在今年投入生产。 （ 4） 目前中国四大动力厂以 300MW 和 600MW 机组为主导产品。 （六）汽轮机 的 优点 与往复式蒸汽 机相比，汽轮机中的蒸汽流动是连续的、高速的，单位面积中能通过的流量大，因而能发出较大的功率。 大功率汽轮机可以采用较高的蒸汽力和温度，故热效率较高。 二、汽轮机振动带来的危害 我国北方城市由于水利资源较南方少，火力发电是城市用电的主要来源。 电力供给是城市发展的关键，为了增加城市用电的稳定，电厂维修部门都会定期对发电机组进行检修与维护。 汽轮机作为发电系统的重要组成部分，其故障率的减少对于整个系统都有着重要的意义。 汽轮机异常振动是发电厂常见故障中比较难确定故障的一种故障，振动过大可能造成严重 7 的危害，主要表现在以下 几方面。 （一）使转动部件损坏。 机组振动过大时，叶片、叶轮等转动部件上会产生很大的应力，导致疲劳损坏。 （二）使连接部件松动。 机组发生过大的振动，将使与其相连的轴承、主油泵、凝汽器等发生强烈的振动，引起螺栓松动甚至断裂，从而造成重大事故。 （三）使机组动、静部分摩擦。 如轴端汽封及隔板汽封与油的摩擦，轻则使汽封磨损，间隙增大，漏气损失增加，汽轮机相对内效率降低，严重时会造成主轴弯曲。 （四）引起基础甚至厂房建筑物的共振损坏。 （五）有可能引起危急保安器误动作而发生停机事故。 汽轮机组发生异常振动，往往是设备 损坏的先兆或象征。 剧烈的振动会损坏汽缸、轴承座、台板和基础之间的可靠连接，从而使振动进一步加剧。 剧烈振动发展到一定程度会使机组动静之间发生碰擦，严重时将导致大轴弯曲，而动静相碰、大轴弯曲反过来又加剧了振动，产生恶性循环，最后可能引起汽轮机紧固件松弛、轴承乌金碎裂、轴承座基础松动，甚至损坏整个机组和厂房建筑物。 汽轮机发生剧烈振动、大轴弯曲的事故是比较典型的恶性设备损坏事故。 针对这样的情况，加强汽轮机汽轮机异常振动分析，为发电企业诶秀部门提供基础分析就显得极为必要， 三、汽轮机发电机组振动的评价标准 汽轮机发电机组振动值一般用轴承的振幅或轴的振幅的大小来衡量。 振动允许值随机组的不同而不同，一般的振动标准见表（ 1） 双 峰振幅是测点单峰振幅的二倍，也称全振幅或峰 — 峰值，取轴承座垂直、 水平和轴向三个方面的最大测量值。 8 表（ 1）汽轮机发电机组振动标准 机组转速（ r/min） 轴承的双峰振幅（ mm） 优秀 良好 合格 3000 1500 由于受到轴承及油膜刚度的影响，在轴承上测得的振幅不能完全反映出转动部分的振动情况，因此还应直 接测量转子的振动数值做为标准才是合理的。 随着测量技术的发展，现在已有直接测量转子振动的非接触式仪表，并在机组安装使用。 国家规定了 3000/min 汽轮机轴承和轴的振动标准，见表（ 2）。 表（ 2）轴承和轴的振动评价标准 评价 优 良 正常 合格 需从新找平衡 允许短 时运行 立刻停机 全振幅 mm 轴承 5 ~ 5 ~ 轴 4 6 9 ~ — 四、汽轮机异常振动的可能原因 300MW 汽轮发电机组已经是我国电网中的主力机组。 当前 ,国产 300MW汽轮机组多数采用双缸 (高中压合缸 )双排汽、轴系四支承结构 （见图 4） ,低压转子两端轴承坐落在排汽缸上。 经过多年的现场试验研究和理论分析 ,这种 300MW汽轮机组除了具有旋转机械一般振动特性外 ,由于其自身结构的特性 ,还有其独特的振动现象 ,应引起制造厂家、用户和有关技术人员的注意 ,以确保机组的安全稳定运行 9 （图 4）国产 N300MW 汽轮机组轴系示意图 汽轮机异常振动的可能原因有一下 几点： （一）汽轮机转子塑性变形 —— 大轴弯曲。 1． 汽轮机轴封、隔板汽封块因安装问题而使间隙太小时，运行时会产生动静磨擦。 因局部磨擦过热膨胀，使转子产生热弯曲，若强行通过临界转速，则很容易产生永久性弯曲。 2． 汽缸受热不均或汽轮机进冷水、冷汽时，会造成上下汽缸温差过大，使汽缸产生热变形或拱背弯曲，导致汽轮机轴端和隔板径向间隙消失相碰。 严重时汽缸下部积水较多，使高温状态的转子接触到冷水，转子局部骤冷产生热变形。 3． 汽轮机停用后消缺或盘车装置存在问题，使盘车不正常，引起转子热弯曲、晃度值超标。 （二）汽轮机转 子动平衡校正精度不高，或转子质量平衡块定位不牢固 ，造成转子在升速时产生不平衡振动。 汽轮机运行中，转子上叶片断落，使转子产生新的不平衡，且由于叶片断落使转子受到的蒸汽力不平衡而产生较大弯矩，这些原因都将引起汽轮机异常振动。 汽轮机作为热能动力机械，在长期运转过程中，由于蒸汽质量质量不好或锅炉负荷急剧变化，都会造成汽轮机转子结垢现象，导致叶片表面粗糙度增加，致使转子产生新的质量不平衡引起汽轮机振动。 所以 在大修期间，一般都要对汽轮机叶片上的结垢进行清理，在进行除垢时应该保证除垢方法的正确性，同时要注意对整个转子 都要进行除垢，这种转子上产生 10 新的质量不平衡现象经 长 在电厂发生过。 （三）滑销系统存在问题 ，使汽缸膨胀受阻，轴承座标高发生变化，引起轴系中心破坏。 众所周知，汽轮机在起动、停机和运行时，汽缸的温度变化较大，将沿长、宽、高几个方向膨胀或收缩，因此，为保证汽缸定向自由膨胀，并能保持汽缸与转子中心一致，避免因膨胀不均匀造成不应有的应力，同时也为了避免因膨胀不均匀而引起的机组振动，必须设置一套滑销系统。 在汽缸与基础台板间和汽缸与轴承座之间应装上各种滑销系统，并使固定汽缸的螺栓留出适当的间隙，以保证汽缸自由膨胀，以保 持机组中心不变。 不论是汽轮机还是发电机，当机组带负荷受热后都要产生膨胀，而又不能让其自由膨胀，滑销系统就是用于引导机组膨胀的。 当由于某种原因使滑销系统卡涩时，机组的膨胀就会受到限制，当机组的膨胀受到限制时就会引起机组较大的振动，严重时以至于不能开机或者引起动静碰磨，从而。