CN106940249A - 一种汽轮机大轴弯曲检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽轮机大轴弯曲检测方法，包括以下步骤：S10对汽轮机进行监测,获取机组启动和停机过程中的监控数据；S20根据监控数据，生成机组启动和停机过程中轴系振动随转速变化的波德图；S30预设的第二检测阈值，用于对比轴系启动过程中的随转速而变化的振动值，若超过第二检测阈值则判大轴发生弯曲，若没有则转入步骤S40；S40预设的第三检测阈值，对比轴系本次启停机的随转速而变化的波德图，若超过第三检测阈值则判大轴发生弯曲。应用了汽轮机在线振动监测与分析系统，综合振动频谱分析、机组振动通频值、盘车电流、大轴晃动度等手段，可以实现准确的判断大轴弯曲的功能。

Description

一种汽轮机大轴弯曲检测方法

技术领域

本发明涉及汽轮机实时状态检测技术领域，特别是涉及一种汽轮机大轴弯曲检测方法。

背景技术

汽轮机是火力发电厂的主要设备之一，其重要性不言而喻。汽轮机大轴弯曲事故，一直是汽轮发电机组恶性事故中最突出的一种。大轴弯曲事故一旦发生，轻则汽轮机振动增大，动静部分发生摩擦，重则发生轴系断裂，轴瓦烧毁事故，不仅增加机组的非计划停运时间，造成重大经济损失，更严重威胁人和设备的安全。国内外均发生过多起大轴弯曲事故，如1998年朝阳发电厂1号机大轴弯曲事故，1999年华能汕头电厂2号汽轮机高压转子弯曲事故，均造成了重大的经济损失和严重的社会影响。也曾有过汽轮机在大修过程中也曾发现高中压转子发生轻微弯曲，由于未能在大修前及时发现，因此导致大修工期被延长，转子返厂进行处理，造成了不必要的经济损失。

为避免大轴弯曲造成严重的安全事故，如何及时有效的发现大轴开始发生弯曲则变得至关重要。目前行业内判断大轴弯曲的方法主要还依赖于对盘车状态下转子晃动值的测量以及盘车电流的变化，并结合机组运行时的振动情况来判断大轴是否发生弯曲。这种常规的判断大轴弯曲的方法，虽然比较准确，但是也存在着一些弊端。如果机组运行时振动值并未超限，停机惰走时间也并未明显缩短，盘车也能顺利投运，则很容易使得运行人员放松警惕，忽略对大轴弯曲度判断。

发明内容

本发明的目的是提种汽轮机大轴弯曲检测方法,用于在检测汽轮机的大轴是否发生弯曲问题时提供有效的依据。

本发明为达到上述目的，采用的技术方案是：

一种汽轮机大轴弯曲检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10对汽轮机进行监测,获取机组启动和停机过程中的监控数据；

S20根据监控数据，生成机组启动和停机过程中轴系振动随转速变化的波德图；

S30预设的第二检测阈值，用于对比轴系启动过程中的随转速而变化的振动值，若超过第二检测阈值则判大轴发生弯曲，若没有则转入步骤S40；

S40预设的第三检测阈值，对比轴系本次启停机的随转速而变化的波德图，若超过第三检测阈值则判大轴发生弯曲。

进一步地，步骤S10中通过振动检测系统对汽轮机进行振动监测。

进一步地，所述第二检测阈值为预设转速100r/min及以下时轴系的振动阈值。

进一步地，所述步骤S30包括根据转速100r/min及以下时轴系的振动值与第二检测阈值进行对比，并与过往启停机相比该转速区域内各测点振动明显增大，则判断发生了弯曲。

进一步地，所述第三检测阈值为轴系转速在100r/min时的振动阈值，所述步骤S40停机时，振动值并未快速下降，过临界转速时振动达最大峰值，转速继续下降至100r/min时各测点轴振并未按预期的结果下降至较低值，而是维持在40um及以上，则判大轴发生弯曲。

进一步地，所述步骤S40 包还括以下判断步骤：将本次的启机波德图与本次停机波德图绘进行对比，发现停机幅频线明显在启机幅频线上方则判大轴发生弯曲。

进一步地，所述步骤S40 还包括以下判断步骤：过临界时振动峰值远远大于启机过临界振动峰值；对比低转速区，停机时振动幅值明显大于启机时对应转速的振动幅值，则判大轴发生弯曲。

进一步地，还包括，每次启机前在盘车状态下测量汽轮机大轴的晃动度，并存储该数据，并将当前晃动度与以往记录的晃动度对比，若大于等于预设的第一检测阈值，则判断为大轴发生了弯曲，若没有则转入步骤S10。

进一步地，所述第一检测阈值为预设的汽轮机盘车状态下大轴晃动度递增值。

进一步地，还包括转子静止后，投入盘车运行，记录盘车电流，测量大轴的晃动度。如果盘车电流较正常值异常增大，有较大摆动，且大轴晃动度较大，则判大轴发生弯曲，需采取连续盘车的措施减少和消除弯曲，若连续盘车4小时，大轴晃动度下降至正常值，盘车电流也恢复正常，则大轴弯曲为热弯曲，否则大轴发生了永久性弯曲。

与已有技术相比，本发明的优点在于：

1、应用了汽轮机在线振动监测与分析系统，综合振动频谱分析、机组振动通频值、盘车电流、大轴晃动度等手段，可以实现有效的提高判断大轴弯曲准确度的功能。

2、所提供的判断转子弯曲的方法更具有实际意义，以机组振动指标来衡量大轴弯曲度，判断大轴弯曲的严重程度。

3、本发明所提供的方法将启机和停机波德图绘制在同一个坐标系中，通过对比启机和停机的波德图，可以非常直观的提供有效判断转子是否发生弯曲的判断依据。

4、本发明所提供的判断大轴弯曲的方法更加及时，在转子惰走过程中即可有效的判断是否已经发生弯曲，以便尽快采取相应措施消除热弯曲，以防止处理不及时，发展成永久性弯曲，造成严重的后果。

附图说明

图1为本发明实施流程示意图；

图2为本发明大轴发生弯曲时启停机监控示意图；

图3为本发明正常启停机监控示意图；

图4为本发明实施流程示意图2

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用于解释发明，并不用于限定实用新。

为实现上述要求，并解决技术问题，如图1所示，本发明所采用的判断汽轮机大轴弯曲的方法采用在线振动监测与分析系统对汽轮机进行振动监测，记录机组启动和停机过程中振动随转速变化曲线；在同一坐标系中绘制出启停机的波德图，如图2、3所示，其中图2、3中所标示的升速曲线为启机过程中轴系振动随转速变化的波德图，降速曲线则表示停机过程中轴系振动随转速变化的波德图，通过对比启停机的波德图，并结合启机前和停机后的大轴晃度值的变化，判断大轴是否发生弯曲。

如图4所示，提供一种汽轮机大轴弯曲检测方法，包括以下步骤：

S10对汽轮机进行监测,获取机组启动和停机过程中的监控数据；

其中，监控数据包括轴系振动随转速变化的数据，大轴晃动度等数据。

S20根据监控数据，生成机组启动和停机过程中轴系振动随转速变化的波德图；

S30预设的第二检测阈值，用于对比轴系启动过程中的随转速而变化的振动值，若超过第二检测阈值则判大轴发生弯曲，若没有则转入步骤S40；

S40预设的第三检测阈值，对比轴系本次启停机的随转速而变化的波德图，若超过第三检测阈值则判大轴发生弯曲。

具体地，还包括每次启机前在盘车状态下测量汽轮机大轴的晃动度，并存储该数据，并将当前晃动度与以往记录的晃动度对比，若大于等于预设的第一检测阈值，则判断为大轴发生了弯曲，若没有则转入步骤S10。

更具体地，第一检测阈值为预设的汽轮机盘车状态下大轴晃动度递增值，机组启动前，盘车状态下测量大轴晃动度，与以往所测并记录晃动度进行对比，如果增大达40um以上，则极有可能大轴发生了弯曲。

进一步地，所述第二检测阈值为预设转速100r/min及以下时轴系的振动阈值。

进一步地，所述步骤S30包括根据转速100r/min及以下时轴系的振动值与第二检测阈值进行对比，并与过往启停机相比该转速区域内各测点振动明显增大，则判断发生了弯曲。观察在低转速时（100r/min及以下）机组的振动值，若该转速区域各测点轴振超过40um，且与以往启停机相比，该转速区域内各测点振动明显增大，则认为该转子有可能已经发生了弯曲。

运行中汽轮机如果发生转子弯曲，首先表现为振动异常。机组振动比正常值大，振动频谱主要以工频为主，振动幅值随转速和负荷的升高而升高，振动相位比较稳定。

具体地，步骤S40中，第三检测阈值为轴系转速在100r/min时的振动阈值，在任一具体实施例中，第三检测阈值预设为40um，汽轮机冲转后，在线振动监测与分析系统对汽轮机进行振动监测获得监控数据后，生成机组启动过程中轴系振动随转速变化的波德图

所述步骤S40 包还括以下判断步骤：

停机时，观察机组惰走曲线，振动值并未快速下降，过临界转速时振动达最大峰值，转速继续下降至100r/min时各测点轴振并未按预期的结果下降至较低值，而是维持在40um及以上，如图2中所示的点B；将前一次的启机波德图与本次停机波德图绘制在同一直角坐标系中，如图2中所示的、，发现停机幅频线明显在启机幅频线上方；过临界时振动峰值，如图2中所示的点A远远大于启机过临界振动峰值，如图2中所示的点A0；对比低转速区（100r/min以下），停机时振动幅值，如图2中所示的点B明显大于启机时对应转速的振动幅值，如图2中所示的点B0。如果发生以上现象，极有可能是汽轮机转子已经发生弯曲。

根据上述检测数据和步骤，满足的条件越多则越能能有效的提高对大轴的检测精度，为能及时发现大轴发生弯曲提供了精度较高的检测判断方案，为是否需要拆机检查检修提供维修依据。

进一步地，还包括转子静止后，投入盘车运行，记录盘车电流，测量大轴的晃动度。如果盘车电流较正常值异常增大，有较大摆动，且大轴晃动度较大，则判大轴发生弯曲，需采取连续盘车的措施减少和消除弯曲，若连续盘车4小时，大轴晃动度下降至正常值，盘车电流也恢复正常，则大轴弯曲为热弯曲，否则大轴发生了永久性弯曲。

以下结合附图，以某电厂三号汽轮机转子轻微弯曲为实例，对本发明一种基于在线振动监测与分析系统的判断汽轮机大轴弯曲的方法作详细描述。

某电厂三号汽轮机运行中轴承水平方向轴振异常，随负荷的升高而增大，振动频谱以工频为主，相位比较稳定。

如图2、3所示，为所采用到的分析图谱—波德图和频谱图。图2的横坐标为汽轮机转速，纵坐标为轴承水平轴振，升速曲线为本次三号机启机时幅频曲线，降速曲线为本次三号机停机时幅频曲线。观察机组惰走曲线（降速曲线），振动值并未快速下降，过临界转速时振动达最大峰值155um，如图2中所示的点A，转速继续下降至100r/min时各测点轴振，如图2中所示的点B并未按预期的结果下降至较低值，而是维持在43um的较高水平；将前一次的启机波德图与本次停机波德图绘制在同一直角坐标系中，如图2中所示，发现停机幅频线明显在启机幅频线上方；过临界时振动峰值155um（点A）远远大于启机过临界振动峰值50um，如图2中所示的点A0；对比低转速区（100r/min以下），停机时振动幅值43um，如图2中所示的点B也远大于启机时对应转速的振动幅值22um，如图2中所示的点B0。结合停机后盘车电流大，以及大轴晃动度超标等现象，可以明确判断汽轮机转子发生了轻微弯曲。

实施效果分析

采用上述方法判断三号汽轮机高中压转子发生轻微弯曲后，决定借机组大修机会，将该转子进行返厂处理。由于转子只是轻微弯曲，故经专业评估后决定只将该转子进行高速动平衡，而不做其他处理。机组大修后三号汽轮机高中压转子停机过临界振动较大修前大幅下降，如图3中所示的降速曲线，停机时过临界振动幅值，如图3中所示的与图2对应的点A最大65um，且低转速区的振动，如图3中所示的点B也处于25um以下，基本消除了高中压转子弯曲的影响。由于三号汽轮机安装了在线振动监测与分析系统，并且在大修前及时发现了高中压转子发生轻微弯曲，因此为机组检修计划和工期制定提供了充分的依据，减少了大修后因转子弯曲导致振动异常不能正常开机的风险，为设备安全可靠运行提供了保障。

Claims (10)

1.一种汽轮机大轴弯曲检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10对汽轮机进行监测,获取机组启动和停机过程中的监控数据；

S20根据监控数据，生成机组启动和停机过程中轴系振动随转速变化的波德图；

S30预设的第二检测阈值，用于对比轴系启动过程中的随转速而变化的振动值，若超过第二检测阈值则判大轴发生弯曲，若没有则转入步骤S40；

S40预设的第三检测阈值，对比轴系本次启停机的随转速而变化的波德图，若超过第三检测阈值则判大轴发生弯曲。

2.根据权利要求1所述的汽轮机大轴弯曲检测方法，其特征在于,步骤S10中通过振动检测系统对汽轮机进行振动监测。

3.根据权利要求1所述的汽轮机大轴弯曲检测方法，其特征在于,所述第二检测阈值为预设转速100r/min及以下时轴系的振动阈值。

4.根据权利要求3所述的汽轮机大轴弯曲检测方法，其特征在于, 所述步骤S30包括根据转速100r/min及以下时轴系的振动值与第二检测阈值进行对比，并与过往启停机相比该转速区域内各测点振动明显增大，则判断发生了弯曲。

5.根据权利要求1所述的汽轮机大轴弯曲检测方法，其特征在于,所述第三检测阈值为轴系转速在100r/min时的振动阈值，所述步骤S40停机时，振动值并未快速下降，过临界转速时振动达最大峰值，转速继续下降至100r/min时各测点轴振并未按预期的结果下降至较低值，而是维持在40um及以上，则判大轴发生弯曲。

6.根据权利要求5所述的汽轮机大轴弯曲检测方法，其特征在于，所述步骤S40 包还括以下判断步骤： 将本次的启机波德图与本次停机波德图绘进行对比，发现停机幅频线明显在启机幅频线上方则判大轴发生弯曲。

7.根据权利要求6所述的汽轮机大轴弯曲检测方法，其特征在于，所述步骤S40 还包括以下判断步骤：过临界时振动峰值远远大于启机过临界振动峰值；对比低转速区，停机时振动幅值明显大于启机时对应转速的振动幅值，则判大轴发生弯曲。

8.根据权利要求1-7任一所述的汽轮机大轴弯曲检测方法，其特征在于, 还包括，每次启机前在盘车状态下测量汽轮机大轴的晃动度，并存储该数据，并将当前晃动度与以往记录的晃动度对比，若大于等于预设的第一检测阈值，则判断为大轴发生了弯曲，若没有则转入步骤S10。

9.根据权利要求8所述的汽轮机大轴弯曲检测方法，其特征在于,所述第一检测阈值为预设的汽轮机盘车状态下大轴晃动度递增值。

10.根据权利要求1所述的汽轮机大轴弯曲检测方法，其特征在于,还包括转子静止后，投入盘车运行，记录盘车电流，测量大轴的晃动度；如果盘车电流较正常值异常增大，有较大摆动，且大轴晃动度较大，则判大轴发生弯曲，需采取连续盘车的措施减少和消除弯曲，若连续盘车4小时，大轴晃动度下降至正常值，盘车电流也恢复正常，则大轴弯曲为热弯曲，否则大轴发生了永久性弯曲。