一種識(shí)別汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子裂紋故障的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種識(shí)別汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子裂紋故障的方法，包括：1)汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量，所述轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量包括轉(zhuǎn)子振動(dòng)趨勢(shì)、轉(zhuǎn)子振動(dòng)的頻譜以及轉(zhuǎn)子振動(dòng)的相位；2)根據(jù)所述振動(dòng)特征分量判斷汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子是否發(fā)生裂紋故障，以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子早期裂紋的預(yù)警，進(jìn)而提示運(yùn)營(yíng)單位及時(shí)停機(jī)探傷檢查和處理，避免機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行可能發(fā)生的斷軸毀機(jī)災(zāi)難性事故。
【專利說(shuō)明】一種識(shí)別汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子裂紋故障的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備故障診斷【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種診斷裂紋故障的方法，具體涉及一種識(shí)別汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子裂紋故障的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)子裂紋是威脅汽輪發(fā)電機(jī)組等旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系安全穩(wěn)定運(yùn)行的重大故障。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子裂紋發(fā)展到最后階段，會(huì)導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)災(zāi)難性的斷軸毀機(jī)事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會(huì)影響。目前檢測(cè)轉(zhuǎn)子裂紋的手段通常是在機(jī)組停機(jī)大修期間對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行超聲波、磁粉和紅外等探傷檢查。若轉(zhuǎn)子表面出現(xiàn)裂紋時(shí)，一般通過(guò)這些常規(guī)探傷手段能夠探測(cè)出存在的裂紋。但如果是轉(zhuǎn)子內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，在其沒(méi)有擴(kuò)展到表面時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)探傷有時(shí)很難檢測(cè)出來(lái)。同時(shí)由于機(jī)組轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，如受成品汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸封、葉根部位以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子套裝風(fēng)扇環(huán)下軸等部位限制，可能會(huì)影響到探傷儀表對(duì)這些部位探傷結(jié)果的準(zhǔn)確度，有時(shí)無(wú)法探出已存在的裂紋。此外，有些情況下轉(zhuǎn)子裂紋發(fā)展很快，還未等到機(jī)組停機(jī)檢修，裂紋已發(fā)展到嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行的危險(xiǎn)程度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種識(shí)別汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子裂紋故障的方法，該方法可以在汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下及時(shí)、準(zhǔn)確的識(shí)別轉(zhuǎn)子的裂紋故障。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的識(shí)別汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子裂紋故障的方法包括以下步驟:
[0005]汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量，所述轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量包括轉(zhuǎn)子振動(dòng)趨勢(shì)、轉(zhuǎn)子振動(dòng)的頻譜以及轉(zhuǎn)子振動(dòng)的相位；
[0006]汽輪發(fā)電機(jī)組工作過(guò)程中、啟動(dòng)或者停機(jī)時(shí)1/2臨界轉(zhuǎn)速下，當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)2倍頻振動(dòng)且持續(xù)增長(zhǎng)時(shí)，且2倍頻振動(dòng)持續(xù)增長(zhǎng)與勵(lì)磁電流無(wú)關(guān)時(shí)，則汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋；
[0007]汽輪發(fā)電機(jī)組工作過(guò)程中，當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)持續(xù)爬升的I倍頻振動(dòng)，且對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行若干次施加平衡重量后，轉(zhuǎn)子的平衡效果與預(yù)期值不同，則汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋；
[0008]汽輪發(fā)電機(jī)組工作中，當(dāng)轉(zhuǎn)子I倍頻振動(dòng)相位發(fā)生突變，且振動(dòng)振幅爬升的速度大于預(yù)設(shè)閥值以及振動(dòng)與勵(lì)磁電流無(wú)關(guān)時(shí)，則汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋；
[0009]汽輪發(fā)電機(jī)組工作中，當(dāng)轉(zhuǎn)子振動(dòng)持續(xù)上升，且轉(zhuǎn)子的振動(dòng)隨汽輪發(fā)電機(jī)組的有功負(fù)荷而變化，則汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)軸的內(nèi)部發(fā)生裂紋。
[0010]通過(guò)TDM系統(tǒng)或DCS系統(tǒng)實(shí)時(shí)測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量。
[0011]通過(guò)對(duì)比添加勵(lì)磁電流前后轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量來(lái)判斷轉(zhuǎn)子出現(xiàn)2倍頻振動(dòng)且持續(xù)增長(zhǎng)是否與勵(lì)磁電流有關(guān)。
[0012]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0013]本發(fā)明所述的識(shí)別汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子裂紋故障的方法判斷汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子是否存在裂紋故障時(shí)，在汽輪發(fā)電機(jī)組工作的過(guò)程中，實(shí)時(shí)的測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量，然后根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量來(lái)判斷轉(zhuǎn)子是否發(fā)生裂紋故障，從而及時(shí)、準(zhǔn)確的診斷出轉(zhuǎn)子的裂紋故障，規(guī)避了成品轉(zhuǎn)子部分位置探傷結(jié)果可能產(chǎn)生的偏差以及裂紋快速擴(kuò)展造成危及機(jī)組安全運(yùn)行事故出現(xiàn)，保證機(jī)組安全運(yùn)行，防止災(zāi)難性事故發(fā)生，避免出現(xiàn)的巨大經(jīng)濟(jì)損失。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明中實(shí)施例一內(nèi)7號(hào)軸承X方向軸振動(dòng)趨勢(shì)圖；
[0015]圖2為本發(fā)明中實(shí)施例一內(nèi)7號(hào)軸承Y方向軸振動(dòng)趨勢(shì)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0017]本發(fā)明所述的識(shí)別汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子裂紋故障的方法包括以下步驟:
[0018]汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量，所述轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量包括轉(zhuǎn)子振動(dòng)趨勢(shì)、轉(zhuǎn)子振動(dòng)的頻譜以及轉(zhuǎn)子振動(dòng)的相位；
[0019]汽輪發(fā)電機(jī)組工作過(guò)程中、啟動(dòng)或者停機(jī)時(shí)1/2臨界轉(zhuǎn)速下，當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)2倍頻振動(dòng)且持續(xù)增長(zhǎng)時(shí)，且2倍頻振動(dòng)持續(xù)增長(zhǎng)與勵(lì)磁電流無(wú)關(guān)時(shí)，則汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋；
[0020]汽輪發(fā)電機(jī)組工作過(guò)程中，當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)持續(xù)爬升的I倍頻振動(dòng)，且對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行若干次施加平衡重量后，轉(zhuǎn)子的平衡效果與預(yù)期值不同，則汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋，一般對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行2次施加平衡重量；
[0021]汽輪發(fā)電機(jī)組工作中，當(dāng)轉(zhuǎn)子I倍頻振動(dòng)相位發(fā)生突變，且振動(dòng)振幅爬升的速度大于預(yù)設(shè)閥值以及振動(dòng)與勵(lì)磁電流無(wú)關(guān)時(shí)，則汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋；
[0022]汽輪發(fā)電機(jī)組工作中，當(dāng)轉(zhuǎn)子振動(dòng)持續(xù)上升，且轉(zhuǎn)子的振動(dòng)隨汽輪發(fā)電機(jī)組的有功負(fù)荷而變化，則汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)軸的內(nèi)部發(fā)生裂紋。
[0023]通過(guò)TDM系統(tǒng)或DCS系統(tǒng)實(shí)時(shí)測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量。
[0024]通過(guò)對(duì)比添加勵(lì)磁電流前后轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量來(lái)判斷轉(zhuǎn)子出現(xiàn)2倍頻振動(dòng)且持續(xù)增長(zhǎng)是否與勵(lì)磁電流有關(guān)。
[0025]實(shí)施例一
[0026]某亞臨界600MW機(jī)組自2008年5月6日起，從振動(dòng)趨勢(shì)上看發(fā)電機(jī)2個(gè)軸承振動(dòng)有爬升現(xiàn)象，其振動(dòng)特點(diǎn)如下:(I)振動(dòng)與密封油溫度、氫溫及氫壓無(wú)關(guān)；(2)振動(dòng)與勵(lì)磁電流無(wú)關(guān)；(3)振動(dòng)與有功負(fù)荷有關(guān)，有功負(fù)荷增加，振動(dòng)增大，但即使有功負(fù)荷降低，振動(dòng)基數(shù)持續(xù)增大；(4)振動(dòng)主要以I倍頻分量為主；(5) 7號(hào)軸承及8號(hào)軸承軸振增大時(shí)，瓦振也同步增大，但6號(hào)軸承軸振和瓦振則降低；(6)振動(dòng)在高位時(shí)，電網(wǎng)可控串補(bǔ)退出運(yùn)行，7號(hào)軸承在X、Y方向軸振分別由131 μ m及114 μ m降到115 μ m及104 μ m，投入后振動(dòng)恢復(fù)到退出前的數(shù)值。參考圖1及圖2，TDM系統(tǒng)記錄的2008年5月I日至5月8日發(fā)電機(jī)前軸承軸振變化趨勢(shì)中，5月5日4:30至6:40，7號(hào)軸承在X方向軸振動(dòng)I倍頻相位由332 °變至215°，5月5日20:00至5月6日0:42，7號(hào)軸承Y方向軸振動(dòng)I倍頻相位由122°變至271°，隨后振動(dòng)快速爬升。
[0027]因振動(dòng)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流以及密封油溫、氫溫、氫壓無(wú)關(guān)，可以排除發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲和密封瓦碰磨的可能。由于振動(dòng)明顯與有功負(fù)荷密切相關(guān)，且電網(wǎng)串補(bǔ)投入后振動(dòng)有一定的提高，表明低/發(fā)聯(lián)軸器扭矩增大后聯(lián)軸器附近平衡狀態(tài)有所變化，造成發(fā)電機(jī)軸承振動(dòng)的增大及6號(hào)軸承振動(dòng)的改變，判斷低/發(fā)聯(lián)軸器連接螺栓出現(xiàn)緊力不足或不均勻現(xiàn)象、以及轉(zhuǎn)子裂紋等其他內(nèi)部缺陷。由于總體振動(dòng)基數(shù)不斷爬升，至5月9日7號(hào)軸承及8號(hào)軸承最大軸振已分別接近160 μ m和120 μ m,隨后決定臨時(shí)停運(yùn)該機(jī)組。機(jī)組停運(yùn)后對(duì)低/發(fā)聯(lián)軸器、低壓缸及發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行重點(diǎn)檢查，查找振動(dòng)原因。
[0028]解體檢查發(fā)現(xiàn)，低/發(fā)聯(lián)軸器部分連接螺栓(約1/3)拉伸長(zhǎng)度偏小，緊力不足；發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器側(cè)有3處肉眼可觀測(cè)的明顯穿透性裂紋，裂紋長(zhǎng)度分別為50mm、180mm和55mm，裂紋與軸向成一定角度?，F(xiàn)場(chǎng)著色探傷發(fā)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)套裝聯(lián)軸器8個(gè)圓錐形銷子的內(nèi)孔處，也發(fā)現(xiàn)若干輕微裂紋；盤(pán)車齒盤(pán)與發(fā)電機(jī)側(cè)對(duì)輪、發(fā)電機(jī)側(cè)聯(lián)軸器與連接螺栓的螺帽存在過(guò)熱現(xiàn)象，齒盤(pán)吊出后，接觸面有摩擦現(xiàn)象。該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子返制造廠維修時(shí)，在發(fā)電機(jī)低/發(fā)聯(lián)軸器側(cè)軸肩部位又檢測(cè)發(fā)現(xiàn)2道裂紋，裂紋長(zhǎng)度分別約為250mm和65mm，方向與軸向成45° ;在發(fā)電機(jī)汽側(cè)風(fēng)扇環(huán)底部轉(zhuǎn)軸上也發(fā)現(xiàn)裂紋。
[0029]從檢查情況來(lái)看，是由于轉(zhuǎn)子產(chǎn)生裂紋引起振動(dòng)的爬升或變化，當(dāng)發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷增大時(shí)，低/發(fā)聯(lián)軸器處承受的扭矩增大，轉(zhuǎn)子及聯(lián)軸器在交變力作用下，裂紋擴(kuò)展，平衡狀態(tài)改變及惡化，造成振動(dòng)爬升，裂紋擴(kuò)展越嚴(yán)重，振動(dòng)爬升越快，裂紋產(chǎn)生的原因，從裂紋方向看，與承受較大的剪應(yīng)力有一定的關(guān)系，輸電線路的串補(bǔ)使軸系產(chǎn)生次同步諧振，其會(huì)對(duì)軸系造成較大的低頻扭矩作用，會(huì)使轉(zhuǎn)軸承受較大的剪應(yīng)力，引發(fā)軸系部件疲勞損傷。
[0030]實(shí)施例二
[0031]參考表1，某超臨界66(MW機(jī)組汽輪機(jī)兩個(gè)低壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)情況一直較好，但2011年7月18日以后，發(fā)現(xiàn)3號(hào)軸承軸振出現(xiàn)增大趨勢(shì)，到8月5日機(jī)組停機(jī)前，最大軸振已達(dá)200 μ m以上。
[0032]表1
[0033]

【權(quán)利要求】
1.一種識(shí)別汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子裂紋故障的方法，其特征在于，包括以下步驟: 汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量，所述轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量包括轉(zhuǎn)子振動(dòng)趨勢(shì)、轉(zhuǎn)子振動(dòng)的頻譜以及轉(zhuǎn)子振動(dòng)的相位； 汽輪發(fā)電機(jī)組工作過(guò)程中、啟動(dòng)或者停機(jī)時(shí)1/2臨界轉(zhuǎn)速下，當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)2倍頻振動(dòng)且持續(xù)增長(zhǎng)時(shí)，且2倍頻振動(dòng)持續(xù)增長(zhǎng)與勵(lì)磁電流無(wú)關(guān)時(shí)，則汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋；汽輪發(fā)電機(jī)組工作過(guò)程中，當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)持續(xù)爬升的I倍頻振動(dòng)，且對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行若干次施加平衡重量后，轉(zhuǎn)子的平衡效果與預(yù)期值不同，則汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋； 汽輪發(fā)電機(jī)組工作中，當(dāng)轉(zhuǎn)子I倍頻振動(dòng)相位發(fā)生突變，且振動(dòng)振幅爬升的速度大于預(yù)設(shè)閥值以及振動(dòng)與勵(lì)磁電流無(wú)關(guān)時(shí)，則汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋； 汽輪發(fā)電機(jī)組工作中，當(dāng)轉(zhuǎn)子振動(dòng)持續(xù)上升，且轉(zhuǎn)子的振動(dòng)隨汽輪發(fā)電機(jī)組的有功負(fù)荷而變化，則汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)軸的內(nèi)部發(fā)生裂紋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的識(shí)別汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子裂紋故障的方法，其特征在于，通過(guò)TDM系統(tǒng)或DCS系統(tǒng)實(shí)時(shí)測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)組中轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的識(shí)別汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子裂紋故障的方法，其特征在于，通過(guò)對(duì)比添加勵(lì)磁電流前后轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征分量來(lái)判斷轉(zhuǎn)子出現(xiàn)2倍頻振動(dòng)且持續(xù)增長(zhǎng)是否與勵(lì)磁電流有關(guān)。
【文檔編號(hào)】G01M13/00GK104132806SQ201410399617
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】張學(xué)延, 何國(guó)安, 張衛(wèi)軍, 葛祥 申請(qǐng)人:西安熱工研究院有限公司