振动故障诊断及动平衡理论在济钢3#TRT透平机上的应用

董 庆,娄海波

(山钢股份济南分公司炼铁厂,山东济南250101)

振动故障诊断及动平衡理论在济钢3#TRT透平机上的应用

董 庆,娄海波

(山钢股份济南分公司炼铁厂,山东济南250101)

利用振动故障诊断理论,分析透平机振动信号时域波形及频谱图,诊断出引起振动的主要原因是转子不平衡故障,并利用动平衡影响系数法来解决透平机振动故障,保证TRT发电系统长期可靠运行。

透平机;振动故障诊断;动不平衡;在线动平衡

1　引言

高炉煤气余压透平发电装置(TRT)是公认的二次能源回收装置。其利用高炉煤气的压力及热能,通过透平机驱动发电,实现能源的二次回收利用[1]。

透平机是高炉煤气发电系统的核心,透平机转子则是核心的核心。济钢3#1750高炉TRT发电系统透平机转子由一、二级动叶及盘车齿轮等部件组成,透平机进气端为一级动叶,排气端为二级动叶。透平机转子由两套四油叶轴瓦支撑,两套贝斯式推力轴瓦调节轴向运动间隙。透平机转子与发电机连接为刚性联轴器连接,均匀分布12个螺栓。机组在2月初发生断叶片事故,经过抢修安装完成后发现发电机2点振动烈度值较大,对机组做在线动平衡解决振动故障。

2　故障诊断理论的应用

机械振动故障诊断,就是对正在运行的机械设备或给非工作状态的系统某种激励,测其振动响应,对由测量响应得到的各种数据进行分析处理,然后将结果与事先制订的某一标准进行比较,进而判断系统内部结构的破坏、裂纹、开焊、磨损、松脱及老化等各种影响系统正常运行的故障,依此采取相应的对策来消除故障,保证系统安全运行。转子不平衡是指受材料质量、加工、装配以及运行中多种因素的影响,其质量中心和旋转中心线之间存在一定量的偏心距,使得转子在工作时形成周期性的离心力干扰,在轴承上产生动载荷,从而引起机械振动的现象。

精密点检工作人员针对发电机2点振动值过大制定临时复检计划,使用HY106B测振仪测得离线点检数据及上传PMS分析系统的时域频域进行分析:发电机2#水平速度2Hv通频值14.65 mm/s,工频(50Hz)振动速度值17mm/s(见图1),二倍频(100 Hz)振动速度值5.4 mm/s,三倍频(150 Hz)振动速度值8.4 mm/s。可见时域图形总体近似正弦波图形,频谱图中25(Hz)频率(1倍频)在水平、垂直方向数值较高(见图2),二倍频不是很明显,三倍频约占1倍频1/2以上,频谱图中主要以一倍频为主。由此看出该透平机转子存在严重不平衡现象,发电机支撑轴承有松动信号,透平机与发电机轴系有不对中现象。采取安排计划停机检查发电机支撑轴瓦,压支撑轴瓦瓦顶间隙,检查轴系装配间隙及基础标高,在线做整机动平衡等措施。

图1　发电机水平速度

图2　发电机垂直速度

3　动平衡理论的应用

转子动平衡是转子动力学的一个研究内容,指确定转子转动时产生的不平衡量(离心力和离心力偶)的位置和大小并加以消除的操作。不平衡量会引起转子的横向振动,并使转子受到不必要的动载荷,对转子正常运转造成影响。

影响系数法是在转子上选定若干个校正面和若干个测量面并进行多次运转校正。某校正面上单位校正量在一定转速下引起的某测量面的振动就是一个影响系数。通过测量或计算求出这些影响系数,便可根据不平衡量引起的振动,确定为将各测量面的振动限制在某量值以下,各校正面应加配重(或去重)的位置和大小。

2015年2月10～11日进行检修:

(1)更换发电机非负载侧轴瓦。

(2)压发电机负载侧轴瓦顶间隙。

(3)在线做整机动平衡(影响系数法)。

检修后发电机2点振动大幅降低(见图3),2点水平通频值由14.65 mm/s降至1.9mm/s,垂直由3.9mm/s降至1.3 mm/s, 1点水平振动通频值仍维持在6.2 mm/s左右,即发电机2点振动劣化趋势得到有效控制,1点仍需密切关注,有检修机会轴系找正及做动平衡解决。

图3　检修后发电机水平趋势图

4　结语

利用旋转设备故障诊断及转子动平衡理论,成功诊断透平机存在动不平衡故障,并且是引起发电机振动过大的主要原因,后对发电机做在线单面动平衡,依据动平衡影响系数法成功解决透平机动不平衡故障,保证TRT发电设备的稳定运行。

[1] 攀枝花钢铁有限责任公司动力厂.干式TRT在攀钢的应用与推广[J].中国冶金,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

董庆,助理工程师,主要从事机械专业方面的工作。