12.3.9. Стесненность тепловых расширений цилиндров

Как показано в § 11.2, основными причинами стесненности тепловых расширений цилиндров являются повышенные силы трения на поверхностях скольжения между подошвой корпусов подшипников и фундаментной рамы; заклинивания в шпоночных соединениях корпус подшипника — продольная шпонка и лапы цилиндров — поперечные шпонки.

При возникновении стесненности тепловых расширений цилиндров абсолютное расширение цилиндра не изменяется или изменяется скачками, часто наблюдается изменение уклона корпуса подшипника. При этом происходит изменение вибрационного состояния турбоагрегата вследствие изменений центровки проточной части и возникновения расцентровок опор, которое обычно характеризуется следующими диагностическими признаками:

• резко увеличивается уровень вибрации подшипников;

• в спектре вибрации присутствуют низкочастотные составляющие с частотой 1/2ω, 1/3ω, 1/4ω;

• происходят изменение параметров вибрации во всем спектре, рост оборотной (1ω) составляющей вибрации, увеличение 2ω — составляющей вибрации и других высокочастотных гармоник;

• параметры вибрации зависят от нагрузки и прогрева турбоагрегата; в некоторых случаях происходит изменение параметров вибрации турбоагрегата при изменении нагрузки с медленным возвращением к исходному уровню вибрации в течение 20...40 мин после стабилизации нагрузки;

• в ряде случаев происходит изменение фазы вибрации при неизменной нагрузке турбоагрегата;

• наблюдается рост температуры на колодках упорного подшипника вследствие кручения ригеля, на котором установлен упорный подшипник.

12.3.10. Ослабление соединений опор и фундамента

Ослабление соединений опор и фундамента происходит за счет ослабления резьбовых соединений, разрушения элементов фундамента, дефектов крепления фундаментных рам, а также за счет влияния трубопроводов. При нарушении плотности соединения элементов опоры происходят изменения вибрационного состояния турбоагрегата, которые характеризуются следующими диагностическими признаками:

• параметры вибрации нестабильны, уровень вибрации временами повышается, зависит от степени прогрева турбины и от взаимных перемещений опор, резко увеличивается при изменении режима работы турбоагрегата;

• уровень вибрации зависит от мощности, при переходе на холостой ход резко снижается;

• основная гармоника — оборотная (1ω), в спектре присутствуют также высокочастотные составляющие вибрации;

• наблюдается рост оборотной (1ω) и двойной оборотной составляющих вибрации;

• уровень высокочастотной составляющей вибрации в значительной мере зависит от величины возмущений, действующих с оборотной и другими частотами (соответствующими причинам возмущений);

• контурная характеристика опоры имеет разрыв (величина колебаний нижней части опоры намного больше величины колебаний прилегающей точки фундаментной рамы);

• фигура Лиссажу имеет вид вытянутого эллипса с заостренными ярко светящимися концами.

12.3.11. Поперечная трещина ротора

Трещины в роторах возникают достаточно редко, но их появление может привести к тяжелым последствиям. В связи с этим в объемах ремонта турбин, отработавших парковый ресурс, предусмотрены специальные мероприятия, например осмотр осевого канала ротора. Развитие трещины — длительный процесс, который сопровождается изменением вибрационного состояния турбины, имеющим следующие диагностические признаки:

• ухудшение вибросостояния происходит монотонно, в течение длительного периода времени, с возрастающим во времени темпом, с повышением общего уровня вибрации на рабочих режимах и интенсивным ростом амплитуды вибрации в последний период перед моментом разрушения;

• уровень вибрации увеличивается от пуска к пуску (по мере прогрессивного развития трещины);

• растет уровнень вибрации на номинальной частоте вращения и монотонно возрастает оборотная (1ω) гармоника вибрации, в основном, в вертикальном направлении;

• темп роста амплитуды двойной оборотной составляющей вибрации в процессе эксплуатации превышает темп роста амплитуды оборотной вибрации;

• медленно изменяется фаза оборотной (1ω) гармоники;

• изменяется разница фаз между вертикальными и поперечными колебаниями;

• при захолаживании поверхности ротора возникновение анизотропии ротора из-за наличия в нем трещины приводит к тепловой нестабильности, вызываемой раскрытием трещины при снижении температуры острого пара. При этом наблюдается увеличение 1со и высших гармоник;

• в спектре присутствуют частоты 1/2ω, 3ω, 4ω;

• наблюдается увеличение амплитуды вибрации при прохождении основной (первой) критической частоты;

• наблюдается снижение собственной частоты ротора и расширение резонансной зоны, при этом происходит расслоение частот резонанса и резонансная кривая в зоне критических частот имеет два ярко выраженных максимума (первая критическая частота вращения ротора проявляется не только при фактической критической частоте 0), но и при 0,5ω);

• увеличивается в 1,5...2 раза оборотная (1ω) составляющая при прохождении 1-й критики и 2ω при прохождении 2-й критики;

• наблюдается увеличение вибрации с частотой 2ω на половине 1-й критической частоты вращения;

• при вращении валоповоротным устройством ротор с трещиной и соседние с ним роторы ведут себя как прогнутые — давление в масляном клине периодически изменяется с частотой вращения ВПУ;

• у ротора с трещиной, подвешенного на тросах и возбуждаемого вибратором, на резонансных частотах имеется разножесткость.