CN105021385A - 一种材质各向异性诱发的汽轮机转子振动故障诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种材质各向异性诱发的汽轮机转子振动故障诊断方法，对汽轮机发电机组冷态开机升速过程和热态停机惰走降速过程中通过临界转速时的相对轴振进行监控，监控过程中通过两次比对，确定是否有再现性，若有再现性，则临界转速下汽轮机转子振动响应具有100μm以上的热变量，则可判定该汽轮机转子材质存在各向异性故障，本发明通过将汽轮机转子毛坯时效不足导致的振动故障与转子材质各向异性导致的振动故障进行严格的区分，以便诊断出诱发汽轮机转子振动故障的根本原因。
Description
技术领域
本发明属于工业生产领域，具体涉及一种材质各向异性诱发的汽轮机转子振动故障诊断方法。
背景技术
现有的汽轮机振动故障诊断方法笼统的将毛坯时效不足故障与材质各向异性故障简单地归结为材质问题，没有将汽轮机转子毛坯时效不足导致的振动故障与转子材质各向异性导致的振动故障进行严格的区分。
发明内容
本发明的目的在于提供一种材质各向异性诱发的汽轮机转子振动故障诊断方法，该诊断方法能够将实心的汽轮机转子毛坯时效不足导致的振动故障与转子材质各向异性导致的振动故障进行严格的区分，从而诊断出诱发汽轮机转子振动故障的根本原因。
为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：
步骤一：监测汽轮机发电机组冷态开机升速过程和热态停机惰走降速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应；
步骤二：比对历次冷态开机升速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应，判断是否具有再现性；同时比对历次热态停机惰走降速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应，判断是否具有再现性；若两者有其一或均不具有再现性，则重新比对；若两者均具有再现性，则继续下面步骤；
步骤三：如果热态停机降速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应与冷态开机升速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应相差达到100μm以上，即临界转速下汽轮机转子振动响应具有100μm以上的热变量，则可判定该汽轮机转子材质存在各向异性故障。
所述步骤一中，汽轮机发电机组的监测周期为1～2个大修周期。
与现有技术相比，本发明实时对机组进行监控，监控过程中通过两次比对，确定是否有再现性，若有再现性，则临界转速下汽轮机转子振动响应具有100μm以上的热变量，则可判定该汽轮机转子材质存在各向异性故障，本发明通过将汽轮机转子毛坯时效不足导致的振动故障与转子材质各向异性导致的振动故障进行严格的区分，以便诊断出诱发汽轮机转子振动故障的根本原因。
附图说明
图1为热态停机惰走降速过程高中眼转子振动测点波特曲线；
图2为冷态开机升降速过程高中压转子振动测点波特曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
一种材质各向异性诱发的汽轮机转子振动故障诊断方法，包括以下步骤：
步骤一：监测汽轮机发电机组冷态开机升速过程和热态停机惰走降速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应，监测周期为1～2个大修周期；
步骤二：比对历次冷态开机升速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应，判断是否具有再现性；同时比对历次热态停机惰走降速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应，判断是否具有再现性；若两者有其一或均不具有再现性，则重新比对；若两者均具有再现性，则继续下面步骤；
步骤三：若热态停机降速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应与冷态开机升速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应相差达到100μm以上，即临界转速下汽轮机转子振动响应具有100μm以上的热变量，则可判定该汽轮机转子材质存在各向异性故障。
参见图1和图2，某汽轮机组型号为CLN 350-24.2/566/566，汽轮机高中压转子采用两个可倾瓦轴承支撑。机组投入商业运行以后，运行人员发现高中压转子振动存在如下异常现象：冷态开机升速过程通过临界转速下振幅过高，热态停机过程通过临界转速下振幅较低；动平衡以后，冷态开机升速过程通过临界转速下振幅较低，而热态停机过程通过临界转速下振幅过高。
2010年10月26日，大修后冷态开机升速过程中通过临界转速下高中压转子振幅超过保护值，于是进行了现场高速动平衡处理，将临界转速下高中压转子振幅控制在优良水平范围以内；连续运行至2011年03月01日，热态停机过程中临界转速下高中压转子振幅达到340μm；而在2011年03月28日冷态开机升速过程中临界转速下高中压转子振幅又在优良水平范围以内。
在2013年11～12月进行的通流改造过程中，将高中压转子上的在现场进行动平衡所加的平衡螺栓全部拆掉，仅保留出厂时在厂家平衡台上进行动平衡所加的平衡螺栓；2013年12月22日，冷态开机升速至1570r/min时振动保护跳机，现场高速动平衡以后将临界转速下振幅控制在优良水平，顺利定速；连续运行至2014年11月01，热态停机过程中临界转速下高中压转子振幅达到260μm；而在2014年11月10日的冷态开机升速过程中临界转速下高中压转子振动又基本恢复到2013年12月22日动平衡以后振动数值。
通过连续跟踪该机组长达两个大修周期之内的历次启、停机过程振动数据，进行振动特征分析、故障诊断以后，认为诱发高中压转子振动出现该异常现象的根本原因为转子材质各向异性、在热态下导致转子产生热弯曲(热变形)所致，确诊出了诱发汽轮机转子振动故障的根本原因。
表1 历次启停过程基频振动数据列表(单位：转速—r/min；振动—μm∠°)
表2 极热态停机与冷态开机过程临界转速下振动热变量计算(单位：μm∠°)
当转子毛坯内部存在气隙、夹杂、鼓泡等因素形成转子径向纤维组织不均匀时，就会使转子材质特性存在各向异性。转子材质各向异性使转子各方向线膨胀系数不等，当转子受热膨胀以后，转子不均匀膨胀造成转子热变形；温度越高、热变形现象越严重；当转子完全冷却以后，热弯曲现象就会消失。由于汽轮机高中压转子工作温度最高，所以材质各向异性诱发的振动故障在高中压转子上的表现较为明显。与高中压转子热变形量大小直接相关的参数就是高中压转子调节级横截面中心点的温度，冷态开机过程升速至1700r/min工况下，高中压转子调节级横截面中心点的温度大概在100℃以上；极热态滑停、解列、惰走至1700r/min工况下，高中压转子调节级横截面中心点的温度大概在350℃左右；250℃左右的温升足以让高中压转子的热变形故障得以充分表现出来，也就是说使高中压转子产生最大热弯曲的对比工况应该是冷态开机与极热态停机。
Claims (2)
1.一种材质各向异性诱发的汽轮机转子振动故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：监测汽轮机发电机组冷态开机升速过程和热态停机惰走降速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应；
步骤二：比对历次冷态开机升速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应，判断是否具有再现性；同时比对历次热态停机惰走降速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应，判断是否具有再现性；若两者有其一或均不具有再现性，则重新比对；若两者均具有再现性，则继续下面步骤；
步骤三：如果热态停机降速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应与冷态开机升速过程中通过临界转速时转子相对轴振响应相差达到100μm以上，即临界转速下汽轮机转子振动响应具有100μm以上的热变量，则可判定该汽轮机转子材质存在各向异性故障。
2.根据权利要求1所述的一种材质各向异性诱发的汽轮机转子振动故障诊断方法，其特征在于，所述步骤一中，汽轮机发电机组的监测周期为1～2个大修周期。
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