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火電廠旋轉機械振動診斷及治理技術

為了解決高壓線圈故障徵兆的問題，作者西安熱工研究院有限公司 這樣論述：

《火電廠旋轉機械振動診斷及治理技術》共分為三篇十八章。第一篇為振動基礎分析，主要包括旋轉機械振動基礎理論、轉子系統橫向振動分析，轉子系統扭轉振動分析、轉子和軸系現場動平衡理論：第二篇為振動監測和診斷技術，主要包括轉子橫向振動的測量與分析、轉子扭轉振動的測量與分析、振動故障診斷技術和治理方法；第三篇為典型振動故障診斷及治理，主要包括品質不平衡的振動故障診斷和處理實例分析、彎曲轉子振動故障診斷和處理實例分析、轉子不對中故障診斷和處理實例分析、動靜碰摩引起的振動故障診斷和處理實例分析、轉子橫向裂紋引起的振動故障診斷和處理實例分析、固定結構振動故障診斷和處理實例分析、軸承座軸向振動故障診斷和處理實例分

析、軸系振動穩定性故障診斷和處理實例分析、流體誘發的振動故障診斷和處理實例分析、機網耦合作用下轉軸扭振故障診斷和處理實例分析、振動測量系統故障診斷和處理實例分析。該書結合100多例各種容量汽輪發電機組及其輔機設備的現場振動故障和處理實例，進行詳細講解，力求使讀者更容易理解和掌握旋轉機械振動理論和現場振動故障診斷、治理方法。該書緊密聯繫電力生產實際，具有較高的應用價值。 該書可供從事電廠旋轉機械振動專業方面的工程技術人員，汽輪發電機組運行、檢修、調試技術人員，以及高等院校相關專業的師生使用。   前言 第一篇 振動基礎分析 第一章 旋轉機械振動基礎理論 第一節 振動概述 第

二節 振動基本概念 第三節 振動的合成和諧波分析 第四節 振動系統的模型和基本物理參數 第五節 振動的分類 第六節 轉子的撓曲和進動 第七節 轉子運動的穩定性 第二章 轉子系統橫向振動分析 第一節 單自由度系統的振動分析 第二節 簡單轉子系統的振動分析 第三節 轉子的振動模態 第四節 滑動軸承油膜力及其對轉子運動穩定性的影響 第五節 汽輪機汽流激振力及其對轉子運動穩定性的影響 第六節 汽輪發電機組軸系橫向振動特性計算 第三章 轉子系統扭轉振動分析 第一節 扭轉振動的基本原理及物理參數 第二節 簡單系統扭轉振動分析 第三節 汽輪發電機組軸系扭轉振動特性計算 第四節 汽輪發電機組軸系扭轉振動安

全性分析 第四章 轉子和軸系現場動平衡理論 第一節 轉子動平衡概念 第二節 品質不平衡的類型 第三節 剛性轉子的平衡 第四節 撓性轉子的平衡 第五節 平衡臺上的轉子平衡 第六節 軸系的平衡 第七節 現場軸系高效動平衡的策略與技巧 第二篇 振動監測和診斷技術 第五章 轉子橫向振動的測量與分析 第一節 振動感測器和振動參量選擇 第二節 振動信號分析 第三節 振動資料的特徵分析 第四節 振動狀態監測 第五節 振動評價標準 第六節 振動保護設置 第六章 轉子扭轉振動的測量與分析 第一節 扭振測量原理和方法 第二節 汽輪發電機組扭振試驗 第三節 機組軸系扭振的評價 第四節 機組軸系扭振線上監測和保護

第七章 振動故障診斷技術和治理方法 第一節 旋轉機械各類典型故障的徵兆和振動特徵 第二節 影響機組振動特性的因素 第三節 診斷相關的振動試驗 第四節 常用的振動故障診斷技術 第五節 振動故障人工診斷過程 第六節 振動故障診斷人員的基本要求 第七節 機組振動故障匯總及處理方法 第三篇 典型振動故障診斷及治理 第八章 品質不平衡的振動故障診斷和處理實例分析 第一節 品質不平衡的產生原因 第二節 品質不平衡引起的振動特徵 第三節 品質不平衡振動故障的診斷和識別 第四節 類似品質不平衡振動特徵的其他故障區分 第五節 實例分析 第九章 彎曲轉子振動故障診斷和處理實例分析 第一節 轉子的彎曲 第二

節 汽輪機轉子的熱彎曲 第三節 發電機轉子的熱彎曲 汽輪發電機組及給水泵、風機等是化石燃料電廠中的核心設備。它能否安全、穩定、可靠地運行，不僅涉及設備本身的運行壽命、維護成本和經濟性指標，而且關係到廣大供電用戶的日常生產和生活。汽輪發電機組等設備是高速旋轉機械，運行中不可避免地會出現振動。當振動超過限值時，就會影響機組的穩定運行，對部件產生疲勞損傷，過大的振動有時還可能使機組發生災難性的毀機事故。因此，振動作為衡量機組可靠性的主要安全性指標尤為重要，它是機組設計製造、安裝檢修和運行維護水準的綜合反映。振動監測和控制是電廠安全、經濟運行的基礎。 當汽輪發電機組及其輔機設備發

生較大振動時，如何識別振動故障、查找振動原因、及時進行消振處理，並取得滿意的效果，是電廠和振動專業技術人員一直關心的問題。為此，迫切需要掌握旋轉機械振動故障診斷和治理技術。 汽輪發電機組等旋轉機械設備的振動故障診斷和治理技術是一門應用工程學科，涉及振動力學、轉子動力學、振動測量、振動故障診斷和轉子動平衡技術等諸多領域。20世紀80年代以來，在國內外眾多高等院校、科研機構、電力試驗院所、專業化公司及廣大電廠的共同努力下，該學科得到迅速發展，取得了長足的進步。應用振動故障診斷與治理技術，已成功解決了汽輪發電機組及其輔機設備運行中出現的絕大多數振動問題，在保證電廠安全穩定運行方面發揮了重要作用。然

而，引起振動的原因很多，既有機械方面的因素，也有熱和電方面的因素，甚至還有流體方面的因素。有些故障的振動特徵比較類似，往往造成有些機組振動故障的識別相對困難，認識上容易產生爭議，對個別振動故障的機理仍沒有徹底搞清。事實上，直到當前，現場仍有一些機組“疑難”振動問題的診斷和處理花費了大量的時間和費用，有時還走彎路，這些其實都是對振動故障認識不夠準確或採取的處理方法不妥造成的。隨著當前大量大型高參數、大容量機組的在役運行，遠距離輸電採用交流串補、特高壓直流輸電等新型輸電技術，風機、水泵節能使用的變頻調速技術，以及適應電網靈活性調度需要的機組深度調峰等運行方式，使汽輪發電機組及其輔機設備頻出一些以往

相對少見的振動問題，如發電機轉子線圈膨脹受阻、次同步諧振和次同步振盪、轉子橫向裂紋等故障，給振動故障診斷和治理工作帶來新的挑戰。因此，旋轉機械設備振動故障診斷與治理技術仍需要在理論研究和工程實踐中不斷發展和完善。 近些年來，發生的數起由於次同步諧振故障和變頻器電流諧波故障在極短時問內引起汽輪發電機組大軸裂紋事故和風機組轉軸斷裂事故觸目驚心，損失重大。因此，扭振問題應引起足夠的重視。 對多起轉子裂紋故障的診斷過程發現，實際轉子裂紋引起的振動特性與傳統教科書描述的有一定差異，並沒有出現典型的2倍頻振動等特徵。當前在許多火電機組深度調峰運行的背景下，如何根據異常振動特徵識別轉子裂紋故障尤為重要。

過去十餘年，已有數十台機組因內應力大等轉軸材質缺陷引起汽輪機轉子發生漸變式彎曲故障，造成機組不穩定振動和振動超限。在漸變式彎曲故障振動的識別和治理工作中的一些經驗需要總結。 變頻改造後，立式泵組在某個（或數個）轉速下的結構共振、發電機定子和端蓋軸承振動，以及空冷島風機和橋架等振動也是較常見的問題，對該類振動問題處理有時也很棘手。 風機、水泵、壓縮機等葉片流體機械在一些運行工況下出現流體誘發的振動問題，如汽蝕、紊流、旋轉失速、喘振等，呈現出特殊的振動現象和頻譜特徵，這些輔機的振動問題一定程度上影響機組的出力和運行經濟性。 此外，聯合迴圈機組同步自換檔離合器（SSS）不對中引起的振動、振動測

量系統中聲學干擾引起的測量誤差等也是近些年來出現的問題，個別故障的識別和治理也走了不少彎路。 上述振動問題在以往專業書籍中涉及的相對較少，有些振動機理或振動特徵也未能清晰闡明，特別是針對實際轉子現場案例分析較少。這些內容都是作者試圖闡述和彌補的。 本書主要為推廣火電廠汽輪發電機組等旋轉機械設備振動監測分析、故障診斷和治理的實用技術而編寫的。目的是使讀者更好地瞭解電廠汽輪發電機組及其輔機設備運行中存在的各種振動故障、產生的原因和重要的振動特徵，以及消除和控制振動的基本方法。 書中闡述了振動基礎概念，旋轉機械橫向振動和扭轉振動的理論分析和現場測試分析技術，以及轉子和軸系動平衡理論和現場軸系平

衡策略和技巧。在分析各種振動故障機理、振動特點的基礎上，著重介紹振動故障診斷技術及其應用方法和現場經驗，結合大量現場振動故障診斷分析處理實例，力求讀者能夠容易理解和方便掌握。 由於很多故障相互聯繫，有一定的因果關係，很難做到單獨分析，因此有些實例中提到的問題是一些綜合因素共同作用的結果，如轉子彎曲、聯軸器連接偏差、轉子橫向裂紋與品質不平衡，聯軸器連接偏差與軸系振動穩定性，動靜碰摩與轉子熱彎曲，機械鬆動與共振，以及扭振衝擊與聯軸器連接偏差等，它們都有直接或間接的聯繫。 書中列舉的振動分析和處理實例，絕大部分是作者從幾十年來負責或參與處理過的千餘台機組及其輔機設備振動故障中挑選出來的，還有少部

分是從國內外公開發表的刊物和資料上選取的。這些故障分析和處理實例驗證了書中闡述的振動故障診斷和治理技術。 旋轉機械振動故障診斷和治理是涉及面廣、複雜的專業技術。在許多方面，本書只是做了抛磚引玉的介紹，要進一步掌握和理解則需要更多專業知識的學習和工程實踐。