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水轮发电机组振动监测
时间:2019-09-11 10:24:43         浏览:209

  

  水电机组在运行中经常由于机械、水力和电气等方面的原因使其结构和某些部件产生振动。强烈的振动是水轮发电机组运行中常见的一种故障现象。
  振动机理比较复杂,直观判断和简单的测试,常常难以找到本质原因;而且有些故障与运行参数有关,出现的偶然性较大,故障特征不易捕捉,难以铲除事故隐患。强烈的振动将影响机组的正常运行,而且还会降低机组和一些零部件的使用寿命;当引起厂房、压力管道的共振和机组出力波动时,机组则更无法运行。所以对机组振动进行适时的监测与诊断已得到广泛的关注。传感技术的研究与成熟的位移传感器产品的诞生,是机组振动研究的基础,并使状态监测与诊断系统的建立成为可能。
     在水电实践中应用最为广泛的是位移式传感器,且多为电涡流传感器。 

1. 在实践中,我们应用位移传感器有效地监测水电机组状态的如下参数:

    (1)上、导轴承与水导轴承处的轴向、径向振动相对位移量;

    (2)推力头的轴向、径向振动相对位移量;

    (3)上下机 架的水平、垂直振动相对位移量;

    (4)顶盖的 水平、垂直振动相对位移量;

    (5)定子铁芯的水平、垂直振动相对位移量;

    (6)尾水管的振动振幅量;

    (7)励磁机集电环的水平振动相对位移量;

    (8)大轴轴向相对位移量;

    (9)水轮机、发电机所在楼层楼板振动量。

2. 安装调试注意事项:

    (1)安装位移传感器时,其探头固定架的安装至关重要。固定架应牢固,并便于调整探头与被测体(如转轴、定子等)的距离,使振动振幅量在线性区域内;应保证探头与被测体的中心线垂直,使探头与被测体的相对感应面积较大。

    (2)关键状态参数应布设两个探头。如水导轴承处的摆度,就应在水导轴颈处沿圆周相对90度布置两个探头,这样就可以形象地描绘出水导摆度的轴L轨迹圆。

    (3)安装调试后,可以采用接触式千分表进行人工校对。

    (4)在相对稳定的水轮发电机组上,为了及时发现导瓦、机架螺丝松动,桨叶协联(轴流转桨式机组)破坏,电网振荡等引起的危害机组的振动,可以应用位移传感器检测主轴的摆度,上下机架水平、垂直振动、各导轴承的油膜厚度与抬机等情况,并通过设定越限报警值与事故停机值来保护机组,所以这类振动检测应采用在线的。

    (5)对于某些机组要查找疑难的振动原因,则可以通过位移传感器进行全方位的振动检测,包括尾水管的振动,水轮机楼层、发电机楼层的振动等。再对检测到的各种参数进行分析,找出振因,制定对策。

3.机组振动分析诊断

应用位移传感器检测到的机组振动状态参数,目的用于判别发电设备健康状态程度,为设备运行、维护、检修甚至技改决策提供参考依据。所以对振动状态参数的分析诊断尤为重要。

1    动态检测参数分析

Ø        振幅:振幅是表示机组振动严重程度的一个重要指标。通过检测振幅,可以判断机组是否平稳运行。

Ø        频率:振动频率是进行振动诊断的一个重要的参数,对水电机组组来说,振动频率往往表现为机组转速的整数倍和分数倍。例如:1倍转速、2倍转速、1/2倍转速。

Ø        相位:相位测量对转动部分来说,是分析动平衡的一个重要参数。通过对该参数,可确定转动体残余不平衡的位置,从而进行正确的动平衡。

Ø        振动波形:振动波形分两种,时基波形与轴心轨迹。通过观察时基波形,就能确定基本的振幅、频率与相位。通过观察时基波形,就能确定基本的振幅、频率与相位。通过观察时基波形,就能确定基本的振幅、频率与相位。通过观察时基波形,就能确定基本的振幅、频率与相位。通过观察轴心轨迹,能够了解轴的实际运行情况,所以振动波形是一个最基本参数。

Ø        振型:所谓振型就是轴在一定的转速下,沿轴向的一种变形。振型测量有助于估算转动部件与固定部件之间的间隙,并估计出转轴上布点位置。

2    静态检测参数分析

Ø        偏心位置:偏心位置是对轴承中转轴的稳定位置测量,例如:机组盘车找中心。

Ø        轴向位置:是对转轴在轴线方向位移的测量,例如监测机组推力轴承油膜,观察机组抬机的现象。

3    振因分析诊断

现在,振动原因的分析诊断,可以通过振动诊断系统,即可以将位移传感器检测到的各种机组状态参数通过放大、滤波和A/D转换传输给专家诊断系统,该系统就能提供大量的数据和图形,并给出最终的诊断结果。工作人员根据这些资料和平时积累的经验进一步判断,找出原因,制定措施,解决问题。

 水轮发电机组通常发生振动的特征频率

振动原因

振动频率

振动原因

振动频率

   转子质量不平衡

1×rpm

不同心和轴弯曲

1×rpm 2×rpm   

   磨擦

1×rpm 1/2×rpm

尾水管压力脉动

1/2-1/4rpm

   镜板波浪度

Z×rpmZ为推力瓦数)

导轴瓦故障

Z×rpmZ为导轴瓦数)

   转轮叶片故障

Z×rpmZ为叶片数)

导叶故障

Z×rpmZ为导叶数)

   定子铁芯轴向松动

100Hz

定子铁芯周向松动

100Hz

   定、转子空气隙不均匀

123……×rpm

卡门涡

0.150.2(绕流流速/绕流体直径或厚度)

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