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(yīng)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(zhuǎn)子不平衡故障,并利用動平衡影響系數(shù)法來解決透平機振動故障,保證TRT發(fā)電系統(tǒng)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(fā)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(qū)動發(fā)電,實現(xiàn)能源的二次回收利用[1]。

透平機是高爐煤氣發(fā)電系統(tǒng)的核心,透平機轉(zhuǎn)子則是核心的核心。濟鋼3#1750高爐TRT發(fā)電系統(tǒng)透平機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子由兩套四油葉軸瓦支撐,兩套貝斯式推力軸瓦調(diào)節(jié)軸向運動間隙。透平機轉(zhuǎn)子與發(fā)電機連接為剛性聯(lián)軸器連接,均勻分布12個螺栓。機組在2月初發(fā)生斷葉片事故,經(jīng)過搶修安裝完成后發(fā)現(xiàn)發(fā)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(yīng)用

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

精密點檢工作人員針對發(fā)電機2點振動值過大制定臨時復(fù)檢計劃,使用HY106B測振儀測得離線點檢數(shù)據(jù)及上傳PMS分析系統(tǒng)的時域頻域進行分析:發(fā)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(shù)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(zhuǎn)子存在嚴重不平衡現(xiàn)象,發(fā)電機支撐軸承有松動信號,透平機與發(fā)電機軸系有不對中現(xiàn)象。采取安排計劃停機檢查發(fā)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(chǔ)標高,在線做整機動平衡等措施。

圖1　發(fā)電機水平速度

圖2　發(fā)電機垂直速度

3　動平衡理論的應(yīng)用

轉(zhuǎn)子動平衡是轉(zhuǎn)子動力學(xué)的一個研究內(nèi)容,指確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時產(chǎn)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(zhuǎn)子的橫向振動,并使轉(zhuǎn)子受到不必要的動載荷,對轉(zhuǎn)子正常運轉(zhuǎn)造成影響。

影響系數(shù)法是在轉(zhuǎn)子上選定若干個校正面和若干個測量面并進行多次運轉(zhuǎn)校正。某校正面上單位校正量在一定轉(zhuǎn)速下引起的某測量面的振動就是一個影響系數(shù)。通過測量或計算求出這些影響系數(shù),便可根據(jù)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(yīng)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(fā)電機非負載側(cè)軸瓦。

(2)壓發(fā)電機負載側(cè)軸瓦頂間隙。

(3)在線做整機動平衡(影響系數(shù)法)。

檢修后發(fā)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(fā)電機2點振動劣化趨勢得到有效控制,1點仍需密切關(guān)注,有檢修機會軸系找正及做動平衡解決。

圖3　檢修后發(fā)電機水平趨勢圖

4　結(jié)語

利用旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障診斷及轉(zhuǎn)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(fā)電機振動過大的主要原因,后對發(fā)電機做在線單面動平衡,依據(jù)動平衡影響系數(shù)法成功解決透平機動不平衡故障,保證TRT發(fā)電設(shè)備的穩(wěn)定運行。

[1] 攀枝花鋼鐵有限責(zé)任公司動力廠.干式TRT在攀鋼的應(yīng)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(yè)方面的工作。