Читайте также:
|
К основным причинам, вызывающим возникновение вибрации отнести:
а) неуравновешенность роторов (статическая и динамическая);
б) нарушение центровки роторов;
в) ослабление статической жесткости системы «ротор-опоры»;
г) работа в области резонансных чисел оборотов;
д) автоколебания валопровода;
е) возмущающие силы электромагнитного происхождения;
ж) внезапные динамические воздействия.
А) неуравновешенность роторов. Возникновение неуравновешенности роторов вызывается двумя причинами:
1) перераспределением масс по окружности. Причины перераспределения масс по окружности: нарушение балансировки при перелопачивании, перемотке ротора генератора, неравномерность заноса солями, и т.д.;
2) приложением новых масс, что приводит к смещению главной оси инерции относительно оси вращения; т.е. возникает центробежная сила, пропорциональная ω2 . Причины приложения новых масс: ослабление посадки дисков на валу, прогиб вала, в т.ч. тепловой прогиб, заброс влаги в проточную часть.
Одной из распространенных причин, теплового прогиба (дисбаланса) роторов агрегатов являются задевания в уплотнениях. Задевания вызываются недостаточ-ными радиальными зазорами, плохой центровкой уплотнительных колец, расцент-ровкой уплотнений при тепловых деформациях узлов статора, большим централь-ным эксцентриситетом ротора. Первоначальный тепловой прогиб вызывает усиле-ние задеваний и повышения тепловыделения в местах контакта вследствие сухого трения. Прогиб нарастает лавинообразно, вибрация достигает высоких значений и обычно требует экстренной остановки агрегата. Характерной особенностью вибра-ции оборотной частоты, вызванной первоначальным тепловым прогибом, является её исчезновение по мере прогрева ротора. Нередко последствием задеваний является остаточный прогиб ротора. Задевания не всегда приводят к интенсивному росту вибрации. Они могут быть следствием, а не причиной вибрации. В большинстве случаев небольшие задевания компенсируются местной выработкой радиальных уплотнений. Причиной теплового прогиба также может служить недостаточность тепловых зазоров между насадными деталями.
Б) нарушение центровки роторов. Влияние расцентровки на вибрацию зави-сит от типа соединительных муфт. Жесткие – муфты восстанавливают нормальную центровку роторов. Гибкие допускают расцентровку до 0,3 мм, но может быть их заклинивание, поломка, наклеп, т.е. это их преимущество достигается за счет ухудшения работы своих элементов.
Расцентровка, возникающая от перераспределения нагрузки на подшипники происходит от:
1) нарушения правильного теплового расширения цилиндров (заклинивание шпонок, упор балконов в болты, односторонний нагрев корпусов цилиндров).
2) неравномерного прогрева фундамента. (зафиксирована разность верти-кальных тепловых расширений до 2 мм).
Основной прогрев турбоагрегата и его фундамента происходит в течение неде-ли и полностью заканчивается через две; остывание происходит в течение 3х-4х суток. Неравномерность прогрева фундамента зависит от компоновки элементов тепловой схемы и качества изоляции. Показатель этой причины – постепенное нарастание вибрации. Расцентровка подшипника на 0,1 мм приводит к изменению реакции опоры 300 кН (30т).
3) для крупных агрегатов может происходить просадка выхлопных патрубков со встроенными подшипниками при наборе вакуума и заполнении циркуляционной водой. Прослеживается явная зависимость 2А (размаха) вибрации подшипников ЦНД от величины вакуума в конденсаторе (прямая зависимость). Просадка опор достигает 0,15 мм (для NТА = 300 МВт).
В) ослабление статической жесткости системы «ротор-опоры». При постоянной величине небаланса и расцентровки ротора увеличение 2А может быть от снижения статической жесткости опорной системы.
Влияние жёсткости опор на вибрацию очевидно.
Амплитуда вибрации А обратно пропорциональна динамической жёсткости Сд
А=РО/СД
где Сд – динамическая жёсткость; С – статическая жёсткость, определяемая как:
ЕF(н/м); Ро – амплитуда возмущающей силы с частотой ω (рад/с); h – высота от основания фундамента до центра тяжести ТА. Сд влияет на изменение амплитуды колебаний в зависимости от частоты возмущающей силы. Минимальное значение Сд наблюдается при совпадении частоты вращения ω с собственной частотой колеба-ний опоры, (т.е. А – увеличивается). При резонансе даже небольшие возмущающие силы приводят к чрезмерной вибрации опоры. Для устранения этого явления необходима отстройка опорной системы от резонанса изменением её жёсткости (обычно в сторону увеличения) или массы. Чтобы увеличить динамическую жёст-кость системы, требуется существенное повышение жёсткости С. В практике имели место случаи, когда ужесточение опор для снижения вибрации оказывалось без-результатным, хуже того, иногда система попадала в резонанс и вибрация резко увеличивалась. Ослабление жёсткости опор может быть следствием одного из следующих факторов:
- отрыва фундаментной плиты от фундамента;
- местного отрыва опорной поверхности корпуса подшипника под действием разгружающего реактивного момента статора;
- коробления опорной поверхности.
При эксплуатации ослабление жесткости может быть вызвано следующими причинами:
1) ослаблением взаимного крепления составных частей опоры ротора: вклады-шей и корпусов подшипников, рам, ригелей фундаментов;
2) отрывом стула подшипника от фундаментной плиты («опрокидыванием»);
3) нарушением связи между цилиндром турбины и его опорами на фундаменте;
4) нарушением связи между стулом подшипника и опирающимся на него корпусом цилиндра;
5) появлением трещин у несущих элементов фундамента, «микроудары» в трещинах;
При этом меняется собственная частота фундамента!
Г) работа в области резонансных чисел оборотов означает и близость крити-ческих частот системы «ротор-опоры» к номинальной частоте вращения валопрово-да nраб. Для определения критических частот вращения валопровода необходим тщательный расчет роторов цилиндров по всем собственным формам колебаний вала. Иногда nраб попадают на критическую частоту вращения nрез. 2й формы собственных частот колебаний, особенно для генераторов.
Д) автоколебания валопровода могут происходить под воздействием:
1) гидродинамических сил в подшипниках - потери устойчивости вала на масляной пленке («масляное» возбуждение); 2) аэродинамических сил на рабочих венцах и лабиринтных уплотнениях - возникновения венцовых сил в лабиринтовых и надбандажных уплотнениях («паровое» возбуждение).
Развитие амплитуды автоколебаний при «масляном» возбуждении зависит от: а) температуры масла; б) окружной скорости шейки вала; в) удельного давления на рабочую поверхность вкладыша подшипника. Меры по предотвращению т.н. «масляного» возбуждения:1) уменьшение относительной длины подшипников; 2) овальная расточка и многоклиновые вкладыши. Это явление актуально для больших мощностей ТА.
Развитие амплитуды автоколебаний при «паровом» возбуждении зависит от расхода пара, при этом существует понятие порогового расхода пара, при котором начинается резкое возрастание т.н. низкочастотной вибрации (т.е. вибрации с часто-той, меньшей оборотной). Валопровод в данном случае является динамически
неустойчивой системой и дальнейшее нагружение турбины невозможно.
Характерной особенностью автоколебаний является то, что их частота, как пра-вило, совпадает с одной из собственных частот колебаний валопровода, при этом частота возмущающих сил, генерируемых при «масляном» и «паровом» возбуж-дении ниже оборотной частоты. Таким образом, автоколебания усиливают амплитуды низших собственных частот колебаний валопровода.
Задевания в уплотнениях также вызывают автоколебания с одной из собствен-ных частот. Признаками задевания являются повышенная вибрация корпуса цилин-дра наряду с ростом вибрации подшипников. Вибрация нестабильна и меняется с изменением температуры. Вибрация в основном оборотная, однако, не поддаётся балансировке, чувствительность агрегата к балансировочным грузам не повторя-ется от пуска к пуску.
Е) возмущающие электромагнитные силы имеют место в случае нарушения электромагнитной симметрии генератора и существенно зависят от электрической нагрузки генератора (что позволяет их отличить от сил механических причин). Нарушение электромагнитной симметрии генератора может быть вызвано:
1) витковыми замыканиями в роторе;
2) неравномерностью воздушного зазора между статором и бочкой ротора;
3) периодическим изменением силы магнитного тяжения между вращающимся ротором и статором из-за конечного числа полюсов.
Межвитковые замыкания – наиболее распространенный источник возмущаю-щих сил, вызывающих крутильные колебания валопровода.
Неравномерный воздушный зазор появляется: от статического прогиба ротора, от теплового прогиба ротора, от изменения величины масляного клина, и по причи-не динамического прогиба вследствие вибрации ротора.
Для двухполюсных генераторов неравномерность достигает ± 33% от среднего значения силы взаимодействия ротора и статора по окружности.
З) внезапные динамические воздействия могут происходить по причинам:
- разбалансировки ротора при вылете рабочей лопатки и бандажей;
- короткого замыкания;
- сейсмического воздействия.
Виды вибрации ТА определяются кратностью возмущающих сил, при этом вибрации f = k·n: если k = 1 то происходит вибрация оборотной частоты, т.е. f = n; если k < 1, то происходит низкочастотная, а если k >1 - высокочастотная вибрация.
Низкочастотная вибрация (НЧВ) турбоагрегата вызывается: 1) автоколеба-нииями, которые, как правило, происходят с собственными частотами ниже оборот-ной; 2) субгармоническими колебаниями, которыми называются колебания, проис-ходящие с дробной частотой по отношению к частоте вращения: f = n/k (k=2;3) т.е. 25 и 17Гц для быстроходных ТА; 12,5 и 8,3Гц для тихоходных. Условия возникнове-ния субгармонических колебаний в турбоагрегатах слабо изучены. Из общей теории субгармонических колебаний следует, что для их появления необходимы: возбуж-дающая сила и наличие в колеблющейся системе нелинейных элементов. Нелиней-ные элементы в системе турбоагрегата – это масляные слои в подшипниках, возбуж-дающие силы тоже всегда существуют. Поэтому возникновение субгармонических колебаний в турбоагрегатах объяснимо, но пути их устранения неизвестны.
К причинам, возбуждающим высокочастотную вибрацию (ВЧВ) (т.е. вибра-цию с частотой, большей оборотной) следует отнести: 1) неравножёсткость ротора в поперечном сечении; 2) трещины в роторе; 3) эллипсность шеек ротора; 4) вибра-цию элементов статора электродвигателя; 5) неравномерный воздушный зазор «ротор – статор» электродвигателя; 6) неравномерная затяжка или частичный обрыв болтов муфт; 7) кратный резонанс опоры; 8) межвитковое замыкание в статоре электродвигателя.
Дата добавления: 2014-11-24; просмотров: 138 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |