董 慶,婁海波

(山鋼股份濟(jì)南分公司煉鐵廠,山東濟(jì)南250101)

振動(dòng)故障診斷及動(dòng)平衡理論在濟(jì)鋼3#TRT透平機(jī)上的應(yīng)用

董 慶,婁海波

(山鋼股份濟(jì)南分公司煉鐵廠,山東濟(jì)南250101)

利用振動(dòng)故障診斷理論,分析透平機(jī)振動(dòng)信號(hào)時(shí)域波形及頻譜圖,診斷出引起振動(dòng)的主要原因是轉(zhuǎn)子不平衡故障,并利用動(dòng)平衡影響系數(shù)法來(lái)解決透平機(jī)振動(dòng)故障,保證TRT發(fā)電系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

透平機(jī);振動(dòng)故障診斷;動(dòng)不平衡;在線動(dòng)平衡

1　引言

高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置(TRT)是公認(rèn)的二次能源回收裝置。其利用高爐煤氣的壓力及熱能,通過(guò)透平機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電,實(shí)現(xiàn)能源的二次回收利用[1]。

透平機(jī)是高爐煤氣發(fā)電系統(tǒng)的核心,透平機(jī)轉(zhuǎn)子則是核心的核心。濟(jì)鋼3#1750高爐TRT發(fā)電系統(tǒng)透平機(jī)轉(zhuǎn)子由一、二級(jí)動(dòng)葉及盤(pán)車(chē)齒輪等部件組成,透平機(jī)進(jìn)氣端為一級(jí)動(dòng)葉,排氣端為二級(jí)動(dòng)葉。透平機(jī)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(yùn)動(dòng)間隙。透平機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)連接為剛性聯(lián)軸器連接,均勻分布12個(gè)螺栓。機(jī)組在2月初發(fā)生斷葉片事故,經(jīng)過(guò)搶修安裝完成后發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)2點(diǎn)振動(dòng)烈度值較大,對(duì)機(jī)組做在線動(dòng)平衡解決振動(dòng)故障。

2　故障診斷理論的應(yīng)用

機(jī)械振動(dòng)故障診斷,就是對(duì)正在運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備或給非工作狀態(tài)的系統(tǒng)某種激勵(lì),測(cè)其振動(dòng)響應(yīng),對(duì)由測(cè)量響應(yīng)得到的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,然后將結(jié)果與事先制訂的某一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,進(jìn)而判斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞、裂紋、開(kāi)焊、磨損、松脫及老化等各種影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的故障,依此采取相應(yīng)的對(duì)策來(lái)消除故障,保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。轉(zhuǎn)子不平衡是指受材料質(zhì)量、加工、裝配以及運(yùn)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(shí)形成周期性的離心力干擾,在軸承上產(chǎn)生動(dòng)載荷,從而引起機(jī)械振動(dòng)的現(xiàn)象。

精密點(diǎn)檢工作人員針對(duì)發(fā)電機(jī)2點(diǎn)振動(dòng)值過(guò)大制定臨時(shí)復(fù)檢計(jì)劃,使用HY106B測(cè)振儀測(cè)得離線點(diǎn)檢數(shù)據(jù)及上傳PMS分析系統(tǒng)的時(shí)域頻域進(jìn)行分析:發(fā)電機(jī)2#水平速度2Hv通頻值14.65 mm/s,工頻(50Hz)振動(dòng)速度值17mm/s(見(jiàn)圖1),二倍頻(100 Hz)振動(dòng)速度值5.4 mm/s,三倍頻(150 Hz)振動(dòng)速度值8.4 mm/s?？梢?jiàn)時(shí)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(jiàn)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(jī)轉(zhuǎn)子存在嚴(yán)重不平衡現(xiàn)象,發(fā)電機(jī)支撐軸承有松動(dòng)信號(hào),透平機(jī)與發(fā)電機(jī)軸系有不對(duì)中現(xiàn)象。采取安排計(jì)劃停機(jī)檢查發(fā)電機(jī)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(biāo)高,在線做整機(jī)動(dòng)平衡等措施。

圖1　發(fā)電機(jī)水平速度

圖2　發(fā)電機(jī)垂直速度

3　動(dòng)平衡理論的應(yīng)用

轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡是轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的一個(gè)研究?jī)?nèi)容,指確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(huì)引起轉(zhuǎn)子的橫向振動(dòng),并使轉(zhuǎn)子受到不必要的動(dòng)載荷,對(duì)轉(zhuǎn)子正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響。

影響系數(shù)法是在轉(zhuǎn)子上選定若干個(gè)校正面和若干個(gè)測(cè)量面并進(jìn)行多次運(yùn)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(cè)量面的振動(dòng)就是一個(gè)影響系數(shù)。通過(guò)測(cè)量或計(jì)算求出這些影響系數(shù),便可根據(jù)不平衡量引起的振動(dòng),確定為將各測(cè)量面的振動(dòng)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(jìn)行檢修:

(1)更換發(fā)電機(jī)非負(fù)載側(cè)軸瓦。

(2)壓發(fā)電機(jī)負(fù)載側(cè)軸瓦頂間隙。

(3)在線做整機(jī)動(dòng)平衡(影響系數(shù)法)。

檢修后發(fā)電機(jī)2點(diǎn)振動(dòng)大幅降低(見(jiàn)圖3),2點(diǎn)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(diǎn)水平振動(dòng)通頻值仍維持在6.2 mm/s左右,即發(fā)電機(jī)2點(diǎn)振動(dòng)劣化趨勢(shì)得到有效控制,1點(diǎn)仍需密切關(guān)注,有檢修機(jī)會(huì)軸系找正及做動(dòng)平衡解決。

圖3　檢修后發(fā)電機(jī)水平趨勢(shì)圖

4　結(jié)語(yǔ)

利用旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障診斷及轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論,成功診斷透平機(jī)存在動(dòng)不平衡故障,并且是引起發(fā)電機(jī)振動(dòng)過(guò)大的主要原因,后對(duì)發(fā)電機(jī)做在線單面動(dòng)平衡,依據(jù)動(dòng)平衡影響系數(shù)法成功解決透平機(jī)動(dòng)不平衡故障,保證TRT發(fā)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] 攀枝花鋼鐵有限責(zé)任公司動(dòng)力廠.干式TRT在攀鋼的應(yīng)用與推廣[J].中國(guó)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(jī)械專(zhuān)業(yè)方面的工作。