论滑动轴承油膜厚度变化对汽轮机转子稳定性的影响
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某200MW汽轮机组油膜振荡问题分析及处理摘要:滑动轴承油膜振荡问题是汽轮机运行中常见的故障,此类振动故障严重威胁机组的安全运行。
文以某200MW汽轮机油膜振荡事件为分析案例,结合油膜振荡发生特征和原理对事件进行分析,并根据分析结果给出合理化控制措施,问题分析思路及处理措施可为解决同类问题提供参考。
关键字:汽轮机;滑动轴承;油膜振荡汽轮机运行中滑动轴承油膜失稳故障一直备受同行业者关注,油膜失稳一般分为油膜涡动和油膜振荡两个阶段[1]。
油膜振荡现象是汽轮机转子轴颈的涡动频率与其自振频率相重合,因共振效应而引起的振动突增现象,在转子工作转速高于2倍第一临界转速时发生的轴瓦自激振动[2]。
1机组概况某200MW汽轮机组为北京北重汽轮电机有限责任公司生产的NC200—12.75/0.39/535/535型氢冷汽轮发电机组。
机组轴系由高压转子、中压转子、低压转子和发电机转子构成,轴系布置如图1所示。
高、中压转子及低压转子由椭圆瓦支撑,发电机由圆筒瓦支撑。
图1某200MW汽轮机轴系布置示意图2问题描述2019年12月20日05时19分,1号机4瓦轴振X向由31.89μm突增至300.81μm,4瓦轴振Y向由45.28μm突增至200.49μm,其他轴瓦振动均有上升趋势,4瓦轴振大保护动作导致汽轮机跳闸。
事件发生前机组运行稳定,3瓦温度80.7℃、油膜压力2MPa;4瓦温度63.5℃、油膜压力1.2MPa;5瓦温度68.7℃、油膜压力3MPa。
3事件分析此次事件具有突发性并无明显征兆,其中,3瓦水平轴振3X由31.8μm突增至105.16μm,4瓦水平轴振4X由31.89μm突增至300.81μm,5瓦水平轴振5X由46.08μm突增至219.41μm,4瓦轴振上涨幅度最大并引起其他各瓦轴振上涨,由此初步判断次事件发生振动故障的位置在4瓦处。
事件发生前3瓦、4瓦、5瓦轴瓦温度及回油温度数据统计见表1,可以发现4瓦温度较3瓦、5瓦温度偏低,结合机组正常运行期间各轴瓦油膜压力,4瓦油膜压力亦明显低于临瓦油膜压力,数据表明该机组在正常运行期间4瓦载荷明显偏低于3瓦和5瓦载荷。
汽轮机推力轴承润滑油膜厚度模型及超温治理摘要:建立600 MW汽轮机推力轴承系统润滑油微油膜厚度和摩擦生热转换系数的物理模型,定量分析推力轴承超温原因,基于检修工艺,治理超温问题。
结果表明高负荷和高升负荷速率时,润滑油油膜厚度快速下降,润滑冷却作用下降,摩擦生热量增大,容易超温。
非标准工况下的设备缺陷导致推力轴承瓦块表面结构不均匀,油膜厚度不均匀,受力不均匀,油膜承载能力下降,导致超温。
技改优化的措施包括增加推力轴承瓦块与转子推力盘的有效接触面积;增大进油孔板直径,提高润滑油流量和压力;增大冷油器冷却水泵压力,降低润滑油进油温度;设计进油楔,提高有效进油量。
关键词:燃煤火力发电;推力轴承;润滑油回油温度;油膜厚度;超温模型1 引言燃煤电站汽轮机系统的推力轴承用于承受高压缸转子的单侧轴向推力,维持高压转子和静止部件间的正常轴向间隙[1-3]。
与高压缸的单侧进汽不同,中压缸和低压缸均为双侧进汽,轴向推力可以在汽缸内部自平衡,无需在中压缸和低压缸附近加装推力轴承[2-4]。
推力轴承局部超温会导致瓦块表面的磨损和变形,转子动静摩擦,造成叶片损毁的严重安全事故[2-4]。
某电厂600 MW发电机组正常情况下满负荷运行时,推力轴承金属报警温度为93℃。
在机组快速加负荷至满负荷过程中,推力轴承表面金属的瞬时温度接近100℃,超温已经严重影响机组的安全运行。
因此有必要基于物理模型,定量分析推力轴承超温原因,基于检修工艺,治理超温问题。
本研究拟建立600 MW亚临界汽轮机推力轴承润滑油油膜厚度和摩擦生热能量转换系数的物理模型,定量分析推力轴承金属表面超温原因,基于检修工艺,治理超温问题。
本文的分析有助于了解火力发电站汽轮机推力轴承超温原因,通过检修改造和超温治理方案,提高机组运行安全性和运行效率。
2系统结构分析以某电厂600 MW亚临界燃煤火力发电机组3号机为例,图1示出推力轴承的实物结构图,两块推力轴承分别从左右两侧紧贴推力盘,转子推力盘随转子旋转,可能会磨损推力轴承瓦块表面。
关于5MW汽轮机油膜涡动的分析萍乡萍钢安源钢铁有限公司动力厂自2007年建有一台5MW汽轮发电机组,利用炼钢轧钢过来的余热蒸汽作为能源进行发电。
该发电机组2013年元月份以来,机组3#轴承(即汽轮机后轴承,以下统称3#轴承)振动时而涨至50-60μm,时而降至30-40μm,该机组轴承振动报警值为63μm。
经过一番监测,捕捉到了一组振动数据,最终得出此机组3#轴承发生了油膜涡动现象。
文章意在探讨分析,并对解决机组所面临的油膜涡动现象提出个人建议。
标签:汽轮机;轴承;油膜涡动引言2013年元月,5MW机组3#轴承振动上涨之后,我们通过数据采集仪对其进行监测,由于振动具有突发性,持续时间较短,所以采样较困难。
之后分别在元月份以及2月份对机组进行了揭盖检修,振动情况有所好转。
但在2013年10月份,机组振动再次上涨至53μm左右,经过分析仍为油膜涡动现象。
所以,对汽轮发电机组的轴承油膜涡动现象查找原因并进原因进行分析,找出解决办法,对萍乡萍钢安源钢铁有限公司透平机组安全运行都有借鉴意义。
1 对5MW机组振动分析发生振动后,对3#轴承振动数据进行了多次采样,终于捕捉到高振动时的振动数据,提取到频谱图以及波形图。
提取到的振动频谱图,由图分析,幅值最高的主振动频率为25HZ。
另外,在50HZ、75HZ等都有递减的振动成分。
汽轮机转速为3000r/min,工频为50HZ,由此可知,主振动的振动频率为半频。
同时观察3#轴承振动波形图,发现其时域波形有较显著的低频成分。
常见的振动模型中,滑动轴承的油膜振荡以及油膜涡动都为半频振动,并且时域波形都与所测波形相符合。
根据分析,油膜振荡为油膜涡动的更高级形式存在,一般在二倍于一阶临界转速的速度区间发生。
一旦发生油膜振荡,轴承振动的振幅将以极快速度加大,而且振动振幅一旦开始升高,即使转速继续提高,轴承振动的振幅也不容易再下降。
由于汽轮机发生振动时转速是恒定在3000r/min的工作转速中,而且汽轮机的一阶临界转速为1650r/min,而且振动幅值相对并非剧烈增加,所以可以排除汽轮机发生油膜振荡,而是发生了油膜涡动。
汽轮发电机机组油膜振荡综合诊断与处理建议汽轮发电机机组作为发电厂的重要设备之一,其稳定运行对于保障电网的稳定供电至关重要。
在机组运行过程中,油膜振荡问题常常会影响机组的运行稳定性,甚至对机组设备造成损害。
对于汽轮发电机机组油膜振荡问题的诊断与处理非常重要。
本文将针对这一问题进行综合诊断分析,并提出合理的处理建议。
一、油膜振荡的概念及影响油膜振荡是指在机械设备的润滑接触表面上,由于介质不均匀或运动状态不稳定产生的油膜振动现象。
在汽轮发电机机组中,油膜振荡主要出现在轴承、齿轮等润滑部位,严重影响设备的运行稳定性。
油膜振荡会导致机组发生噪音、振动增大,严重时还会出现局部过热或磨损等问题,严重影响机组的正常运行。
长期存在的油膜振荡问题还会缩短设备的使用寿命,增加维护成本,甚至引发设备故障,严重影响机组的安全运行。
二、油膜振荡的诊断方法1. 振动分析法通过振动传感器对机组设备进行实时振动监测,并对振动频率、振幅等进行分析,从而判断设备是否存在油膜振荡问题。
2. 润滑油分析法对机组设备的润滑油进行采样分析,通过油品的磨损颗粒、氧化物质等指标的检测,判断设备是否存在油膜振荡问题。
3. 温度监测法对机组设备的润滑部位进行温度监测,发现异常温升情况,从而判断设备是否存在油膜振荡问题。
4. 声学诊断法三、油膜振荡的处理建议1. 优化润滑系统对机组设备的润滑系统进行维护优化,包括润滑油的选择、供油方式、滤芯更换周期等,以保证润滑系统的稳定运行,减少油膜振荡的可能性。
2. 调整设备运行参数通过调整机组设备的运行参数,包括转速、负荷等,减小设备的运行振动,从而减少油膜振荡的发生。
3. 设备状态监测建立设备状态监测系统,实时监测机组设备的运行状态,及时发现油膜振荡问题的存在,并进行预警与处理。
4. 设备维护保养加强机组设备的维护保养工作,包括轴承润滑、齿轮清洗等,保证设备的运行状态良好,减少油膜振荡的发生。
5. 职工培训增加机组操作人员的油膜振荡问题的相关培训,提高操作人员对该问题的认识,加强对设备的监测与维护,减少油膜振荡的发生。
汽轮机油膜振荡的影响因素与预防措施摘要:油膜振荡是由于滑动轴承中的油膜作用而引起的旋转轴的自激振荡,可产生与转轴达到临界转速时同等的振幅或更加激烈。
导致油膜振荡的因素有:轴系结构设计、轴承负载、润滑油黏度、轴瓦间隙等,针对上述提出了相应措施。
关键词:油膜振荡因素措施油膜涡动和油膜振荡在高、中压和低压转子上均可能发生,并且由于转子标高受热负荷的影响,油膜失稳不但可能在升速过程。
而且也可能在带负荷期间发生。
油膜振荡不仅会导致高速旋转机械的故障,有时也是造成轴承或整台机组破坏的原因。
油膜振荡的特征与不平衡振动有本质的区别,油膜振荡具有以下特征:①油膜振荡在转子临界转速的2倍以上转速时发生,一旦发生振荡。
振幅急剧加大,即使再提高转速。
振幅也不会下降。
见图1。
强烈振动有时会导致烧瓦和轴系的破坏;②油膜振荡具有惯性效应,升速时产生油膜振荡的转速与降速时油膜振荡消失的转速不相同,见图2;③油膜振荡开始发生,但还未发展为剧烈的自激振动时,轴心轨迹图形呈现紊乱状态,在一般情况下,正常工作时,轴心也是按一定的轨迹运动,其轨迹在小范围内变化。
当油膜振荡发生时,振动逐步剧烈,轨迹的变化范围剧烈增大,且呈紊乱状态:④油膜振荡时转轴将承受较大的交变应力,由油膜振荡产生的交变应力的频率是转轴旋转频率与轴心涡动频率的差。
一、导致油膜振荡的常见因素根据油膜失稳的定性分析,结合汽轮机实际运行过程中出现的油膜失稳及处理方法。
可总结出导致油膜振荡的因素如下:1、轴系结构设计。
它影响转轴的刚度,也即影响临界转速:同时也影响转轴的载荷分布及轴的挠曲程度:转轴在工作过程中偏心率的大小将影响其临界转速,同时也影响轴承的工作条件,即轴承的工作性能。
2、轴承负载。
汽轮发电机组轴系安装时,是在转子不旋转的状态下,按制造厂家提供的挠度曲线和规范,调整轴承中心位置找正的。
但在运行过程中。
由于机组的热变形,转子在油膜中浮起,以及真空度、地基不均匀下沉等因素的影响。
汽轮机油膜振荡影响因素分析及措施研究摘要:所谓油膜振荡是指旋转轴受到滑动轴承中的油膜作用,所产生旋转轴的自激振荡,能够产生和旋转轴在达到临界的转速时相同的振幅,或者使之变得更加激烈。
油膜振荡是中小型汽轮机组在运行过程中常遇见的机械故障之一,中小型汽轮机组,安全的运行受到油膜振荡的影响。
影响中小型汽轮机组产生油膜振荡的因素有很多,主要有轴系结构的设计、轴承负载、润滑油粘度以及轴瓦间隙等,针对产生油膜振荡的这些因素要制定相应的措施,防止油膜振荡的产生,使中小型汽轮机组安全的运行。
油膜振荡是中小型汽轮机组的发电组经常出现的故障,油膜振荡对机组的危害非常大。
我国的中小型汽轮机的发电机组的容量不断增大,中小型汽轮机组的轴颈不断增大,导致中小型汽轮机组的整个轴系系统中的不稳定区域变大,非常容易产生油膜振荡现象。
中小型汽轮机组转子的长度也不断增大,使转子的临界转速降低,现在机组一般工作在一阶临界转速,还有的甚至工作在二阶临界转速之上,这些也非常容易导致油膜振荡产生。
中小型汽轮机组发生油膜振荡后会对汽轮的机组产生动静部件的摩擦、转子热弯曲以及瓦片碎裂等故障的产生,要不断找到消除中小型汽轮机组油膜振荡的方法是非常重要的一项任务。
本篇文章主要是通过对中小型汽轮机组产生油膜振荡的因素进行系统详细的分析,就消除中小型汽轮机组的油膜振荡给予相关的建议。
1.产生汽轮机油膜振荡的影响因素1.1润滑油黏度。
润滑油的黏度是导致中小型汽轮机组产生的影响因素。
油度、油温以及油的型号都会影响润滑油的黏度,随着润滑油粘度度的升高,轴瓦的稳定性不断降低。
油中含水和劣化影响油的质量,目前32号的汽轮油黏度最小,油温越高,最小油膜厚度变小,轴承也就不容易产生油膜振荡。
1.2轴瓦间隙。
轴瓦间隙对轴承的稳定性产生影响,其中影响最大的就是轴承的最小间隙,稳定工作的最小依据就是最小间隙,它越小轴承也就越稳定。
1.3轴系结构设计。
轴系的结构影响转轴刚度,即影响临界转速、载荷分布、挠曲程度等。
汽轮机轴瓦温度高的原因分析及处理措施(总3页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--汽轮机轴瓦回油温度高的原因分析及对策×××(××××××发电有限责任公司×××× 044602)摘要:本文着重分析了汽轮机组在运行中轴瓦温度升高的原因,轴瓦温度升高严重时会引起机组的振动,轴瓦的烧毁,威胁着机组的安全运行。
针对造成轴瓦温度升高的原因提出了防范措施,供运行和检修部门参考。
关键词:汽轮机轴瓦温度0前言:汽轮机润滑油系统的作用是润滑轴承和减少轴承的摩擦损失,并且带走因摩擦产生的热量和由转子传过来的热量,并向调节系统和保护装置供油,保证其正常工作,以及向发电机密封瓦提供密封油等,润滑油系统的工作好坏对汽轮机的正常运行有非常重要的意义。
汽轮机转子与发电机转子在运行中,轴颈和轴瓦之间有一层润滑油膜。
若油膜不稳定或油膜破坏,转子轴颈就可能和轴瓦发生干摩擦或半干摩擦,使轴瓦烧坏,使机组强烈振动。
引起油膜不稳和破坏的因素很多,如润滑油的黏度,轴瓦间隙,轴瓦面积上受的压力等等。
在运行中,如果油温发生变化,油的黏度也会跟着变化。
当油温偏低时,油的黏度增大,轴承油膜增厚,汽轮机转子容易进入不稳定状态,使汽轮机的油膜破坏,产生油膜震荡,使机组发生振动。
现把引起轴瓦温度升高的因素归纳如下:1.轴瓦进油分配不均,个别轴瓦进油不畅所致。
此种情况下,首先检查轴瓦进油管道入口滤网,是否堵塞。
观察回油量是否正常。
必要时轴瓦解体全面检查。
尤其是刚大修完的机组,根据以往发生的事件来看,多数情况下是由于检修人员的工作疏忽,不认真,在轴瓦回装时,没有仔细检查,清理轴承箱,拆机时油口的封堵忘记拿掉造成开机时轴承温度升高,甚至烧瓦事故。
本人见过的这种事故就有三起。
所有这种事故经验教训要引起我们的足够重视。