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汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡的診斷及治理

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本文對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡現(xiàn)象進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，闡述了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡診斷方法，針對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡治理進(jìn)行了深入的研究分析，結(jié)合本次研究，發(fā)表了一些自己的建議看法，希望能使轉(zhuǎn)子的運(yùn)行穩(wěn)定性得到有效的保證，使得汽輪機(jī)能夠更好的發(fā)揮出作用。

汽輪機(jī)；轉(zhuǎn)子；不平衡；診斷；治理

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子屬于汽輪機(jī)重要組成結(jié)構(gòu)，汽輪機(jī)在使用過(guò)程中，往往會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)子出現(xiàn)故障而影響汽輪機(jī)的正常使用，比如說(shuō)轉(zhuǎn)子重心偏離、轉(zhuǎn)子破損等。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，旋轉(zhuǎn)機(jī)械絕大多數(shù)故障都與轉(zhuǎn)子不平衡有密切的聯(lián)系，在汽輪機(jī)方面同樣如此。因此，對(duì)于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的不平衡診斷有著非常重要的作用和意義。

1 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡

1.1 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡種類(lèi)

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡主要有三種形式，第一種是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子原始不平衡，這種不平衡主要原因有裝配不符合要求、制造精度差、材料問(wèn)題等，這些因素都可能使得轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中存在較大的振動(dòng)幅度，進(jìn)而導(dǎo)致其平衡精度無(wú)法滿足實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)；第二種是漸發(fā)性不平衡，轉(zhuǎn)子在實(shí)際的使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)污垢沉積不均勻現(xiàn)象，葉片以及葉輪會(huì)出現(xiàn)磨損加劇情況，使轉(zhuǎn)子受到腐蝕，不平衡現(xiàn)象逐漸嚴(yán)重；第三種是突發(fā)性不平衡，汽輪機(jī)在使用過(guò)程中，由于某個(gè)零件突然故障或者脫落、卡塞，而使得轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不平衡現(xiàn)象。

1.2 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡原理

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)有離心力產(chǎn)生，離心力的大小可以根據(jù)F=mew2來(lái)進(jìn)行確定，其中e指的是轉(zhuǎn)子的偏心距。離心力屬于交變力，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不平衡現(xiàn)象。

1.3 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡特征

在不同方向上，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的剛度存在一定的區(qū)別，實(shí)際轉(zhuǎn)軸的軌跡嚴(yán)格意義上來(lái)講并不是十分標(biāo)準(zhǔn)的圓，接近橢圓，不平衡主要特征有以幾個(gè)方面：

第一，轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)波形和正弦波形較為相似。

第二，分析汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子頻譜圖，能夠發(fā)現(xiàn)諧波能量主要集中自基頻方面，使得實(shí)際的頻譜圖表現(xiàn)為“樅樹(shù)形”。

第三，當(dāng)轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速比臨界轉(zhuǎn)速低時(shí)，振幅表現(xiàn)為正相關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，振幅變?yōu)橐粋€(gè)固定值，當(dāng)轉(zhuǎn)速和臨界值相近時(shí)，會(huì)有共振現(xiàn)象出現(xiàn)，這個(gè)時(shí)候振幅會(huì)粗線峰值。

第四，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速屬于確定值，在相位方面不存在較大的波動(dòng)。

第五，轉(zhuǎn)軸的運(yùn)行軌跡并不是圓形，而是類(lèi)似于橢圓形狀。

2 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡診斷方法

轉(zhuǎn)子不平衡主要有三種，分別為原始不平衡、漸變不平衡以及突發(fā)性不平衡。這三種不平衡直接既存在著一定的聯(lián)系，同時(shí)又有著很大的區(qū)別。在實(shí)際的故障診斷時(shí)，可以從以下兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行：

2.1 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子振幅變化趨勢(shì)

如下圖3所示，在轉(zhuǎn)子的原始不平衡方面，在運(yùn)行初始階段就存在明顯的表現(xiàn)特征；在轉(zhuǎn)子的漸變不平衡方面，在汽輪機(jī)運(yùn)行初始階段，這種不平衡現(xiàn)象表現(xiàn)不是十分明顯，但是隨著運(yùn)行時(shí)間的增多，這種不平衡現(xiàn)象將越來(lái)越明顯；在轉(zhuǎn)子的突發(fā)性不平衡方面，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子會(huì)存在振動(dòng)值突變現(xiàn)象，在之后就會(huì)表現(xiàn)出較為嚴(yán)重的不平衡現(xiàn)象。

2.2 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子矢量域變化

在轉(zhuǎn)子的原始不平衡方面，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的矢量域變化幅度較低，整個(gè)變化過(guò)程較為穩(wěn)定；在轉(zhuǎn)子的漸變不平衡方面，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的矢量域呈現(xiàn)不穩(wěn)定變化趨勢(shì)，整個(gè)變化過(guò)程有著連續(xù)性的特點(diǎn)；在轉(zhuǎn)子的突發(fā)性不平衡方面，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的矢量域初始處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，在某一時(shí)刻會(huì)存突變，產(chǎn)生較大的變化，之后又逐漸趨于穩(wěn)定。

3 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡治理

在進(jìn)行轉(zhuǎn)子的原始不平衡的治理時(shí)，可以結(jié)合相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，調(diào)整轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡，如果缺少零件，那么結(jié)合實(shí)際情況安裝相對(duì)應(yīng)的零部件，對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)子進(jìn)行詳細(xì)的檢查，對(duì)所有零部件進(jìn)行緊固處理，消除松動(dòng)部件。

在進(jìn)行轉(zhuǎn)子的漸變不平衡的治理時(shí)，可以先清除轉(zhuǎn)子上的污垢，在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行過(guò)程中定期對(duì)其進(jìn)行檢查，對(duì)于使用的介質(zhì)，一定要保證其清潔型，避免對(duì)轉(zhuǎn)子造成腐蝕，或者有較多的污垢產(chǎn)生。

在進(jìn)行轉(zhuǎn)子的突發(fā)性不平衡的治理時(shí)，先進(jìn)行停機(jī)檢修，對(duì)于損壞的轉(zhuǎn)子進(jìn)行定期檢查，再清理干凈流道中存在的異物，保證流道的通暢性，還需要及時(shí)消除系統(tǒng)中存在的應(yīng)力，防治轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過(guò)程中受到應(yīng)力作用發(fā)生損壞。

4 結(jié)語(yǔ)

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中有著非常重要的作用，但是轉(zhuǎn)子在實(shí)際使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)有故障情況出現(xiàn)，因此需要針對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)行中的故障進(jìn)行詳細(xì)的分析研究，明確故障的原因以及故障的特點(diǎn)，制定針對(duì)性的故障處理措施，使得轉(zhuǎn)子的實(shí)際運(yùn)行穩(wěn)定性得到保證，延長(zhǎng)轉(zhuǎn)子的使用壽命，保證汽輪機(jī)工作的有效性。

[1]田仲良,包漢生等.700℃汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子用耐熱合金的研究進(jìn)展[J].鋼鐵,2015,02:54-60+69.

[2]史進(jìn)淵,鄧志成等.汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子初始裂紋高周疲勞安全性分析方法及其在焊接轉(zhuǎn)子中的應(yīng)用[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào),2013,01: 17-24.

[3]付超.汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡的診斷及原理[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2016,04:110+149.