12.3.2. Прогиб ротора

Прогиб ротора представляет собой искривление его геометрической оси. Прогиб может быть двух типов: остаточный не зависящий от нагрузки и теплового состояния турбины, и тепловой, возникающий на определенных режимах работы турбины.

Остаточный прогиб ротора — явление необратимое и возникает чаще всего вследствие задеваний ротора о статор, заброса воды в проточную часть, нарушения режима прогрева или охлаждения турбины. Устранить остаточный прогиб можно только методами правки.

Тепловой прогиб ротора вызывается ассиметрией температурного поля в роторе, неоднородностью свойств материала или его тепловой нестабильностью. Тепловой прогиб может возникнуть при отсутствии (или недостаточности величины) аксиальных тепловых зазоров между насадными деталями. Величина прогиба изменяется в зависимости от теплового состояния турбины.

Увеличение уровня вибрации при этом вызывает механический дисбаланс, созданный смещением масс ротора относительно оси вращения при прогибе.

Основные диагностические признаки остаточного прогиба:

• наличие вибрации на частотах вращения, близких к нулю;

• основная гармоника в спектре оборотная (1ω). Ее амплитуда возрастает с увеличением частоты вращения вала;

• фаза вибрации не изменяется;

• появление осевой вибрации, вызванной наклонами осей шеек ротора к оси вращения. В ряде случаев при наличии остаточного прогиба уровень вибрации при пуске турбины

увеличивается с ростом частоты вращения и прекращается после длительной работы турбины. Как правило, при величине остаточного прогиба до ~70 мкм вибрация вала в вертикальном направлении не изменяется, а в поперечном направлении меняется.

При тепловом прогибе уровень вибрации зависит от нагрузки турбины, при этом изменение вибрации происходит не одновременно с изменением нагрузки, а по мере изменения теплового состояния металла. Диагностическим признаком теплового дисбаланса является существенный рост уровня вибрации на первой критической частоте.

12.3.3. Нарушение геометрии шеек ротора

Нарушение геометрии шеек ротора может проявляться в виде конусности, "бочкообразности" либо "корсетности" шеек, а также в виде некруглости (эллипсности, треугольности) шейки. На вибрационном состоянии турбоагрегата отражается, в основном, только некруглость шеек.

Некруглость наиболее часто наблюдается в виде эллипсности шеек, которая представляет собой разность в размерах между максимальным диаметром шейки и диаметром шейки в перпендикулярном направлении. При наличии эллипсности шейки наблюдается бой поверхности шейки относительно ее геометрической оси, при этом возникает колебательное движение центра шейки, что вызывает колебания всего ротора. За один оборот ротора центр шейки совершает два полных колебания. Следовательно, эллипсность шеек возбуждает вибрацию с двойной оборотной частотой.

Диагностическими признаками эллипсности шеек являются:

• основная гармоника в спектре вибрации двойная оборотная (2ω), в спектре также присутствует оборотная составляющая;

• увеличивается 2ω составляющая при прохождении 2-й критики;

• амплитуда вибрации зависит от d/r (d — биение поверхности шейки, r — радиус расточки подшипника);

• вибрация зависит от частоты вращения ротора, а сила удара (от падения шейки с "носика" на "бочок") от частоты вращения не зависит;

• уровень вибрации зависит от температуры смазки (уменьшается при снижении температуры);

• фаза вибрации не изменяется.

В случае некруглости в виде треугольности возникает тройная оборотная (3ω) составляющая вибрации, при прохождении третьей критической частоты наблюдается резкое увеличение уровня вибрации.