汽轮机的汽流激振抑制方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽轮机机组技术领域，特别是涉及一种汽轮机的汽流激振抑制方法和 系统。
【背景技术】
[0002] 汽轮机机组工作过程中，为提高机组热效率，通常会采取提高蒸汽参数（压力和 温度）和减小密封间隙的措施，随着高压缸进汽密度和蒸汽流速不断增大，蒸汽作用在高 压转子上的切向力对动静间隙、密封结构以及转子与汽缸对中度的敏感度提高，增大了作 用在高压转子上的激振力，进而使得轴承稳定性降低，严重时，会由于汽轮机内部汽流激振 力激励下引起转子超常振动，即引发汽流激振，影响机组的安全运行。
【发明内容】
[0003] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种方便在机组调试期间运行的汽轮机的汽 流激振抑制方法和系统。
[0004] 一种汽轮机的汽流激振抑制方法，包括如下步骤：
[0005] 获取汽轮机的转子的轴振信号，生成振动趋势图和振动频谱图；
[0006] 根据所述振动趋势图和振动频谱图预判高负荷下是否存在汽流激振的隐患；
[0007] 若是，则获取振动突变前后转子中心位置的变化，生成突变矢量图；
[0008] 根据预设的阀门调节方案对汽轮机进行阀门调节试验，得到各阀门调节方案对应 的转子中心位置变化的变更矢量图；
[0009] 选取与所述突变矢量图呈反对称的变更矢量图，并将选取的变更矢量图对应的阀 门调节方案作为最终阀门开启方案。
[0010] 一种汽流激振的抑制系统，包括：
[0011] 信号采集模块，用于获取汽轮机的转子的轴振信号，生成振动趋势图和振动频谱 图；
[0012] 分析模块，用于根据所述振动趋势图和振动频谱图预判高负荷下是否存在汽流激 振的隐患；
[0013] 处理模块，用于在存在汽流激振的隐患时，获取振动突变前后转子中心位置的变 化，生成突变矢量图；
[0014] 测试模块，用于根据预设的阀门调节方案对汽轮机进行阀门调节试验，得到各阀 门调节方案对应的转子中心位置变化的变更矢量图；
[0015] 选择模块，用于选取与所述突变矢量图呈反对称的变更矢量图，并将选取的变更 矢量图对应的阀门调节方案作为最终阀门开启方案。
[0016] 上述的一种汽流激振的抑制方法，通过对高负荷下是否出现汽流激振进行预判， 当存在汽流激振的隐患时，根据阀门调节试验选取一组使得转子中心的位置变化与振动突 变时转子中心的变化方向相反的阀门调节方案，即通过动态调整转子中心位置，在低负荷 下让转子中心位置沿着振动突变的转子中心位置变化的反对称方向偏移，以补偿高负荷状 态下的转子中心位置突变，进而抑制振动，提高了机组调试期间对汽流激振抑制的便利性。
【附图说明】
[0017] 图1为各喷嘴组气流对转子的作用力的图；
[0018] 图2为本发明汽流激振的抑制方法的较佳实施例的流程图；
[0019] 图3为1瓦轴振信号的振动趋势图；
[0020] 图4为1瓦轴振信号的振动频谱图；
[0021] 图5为2瓦轴振信号的振动趋势图；
[0022] 图6为2瓦轴振信号的振动频谱图；
[0023] 图7为图1所示根据振动趋势图和振动频谱图预判高负荷下是否存在汽流激振的 隐患的具体流程图；
[0024] 图8为1瓦X方向轴振信号的瀑布分析图；
[0025] 图9为图1所示获取振动突变前后转子中心位置的变化，生成突变矢量图的具体 流程图；
[0026] 图10为振动突变的突变矢量图；
[0027] 图11为一实施例中图1所示根据预设的阀门调节方案对汽轮机进行阀门调节试 验，得到各阀门调节方案对应的转子中心位置变化的变更矢量图的具体流程图；
[0028] 图12为阀门调节试验的更改阀序图；
[0029] 图13为阀门调节试验中1瓦和2瓦的变更矢量图；
[0030] 图14为图12所示其中一更改阀序的变更矢量图；
[0031] 图15为另一实施例中图1所示根据预设的阀门调节方案对汽轮机进行阀门调节 试验，得到各阀门调节方案对应的转子中心位置变化的变更矢量图的具体流程图；
[0032]图16为本发明汽流激振的抑制系统的较佳实施例的模块图；
[0033] 图17为图13所示分析模块的具体单元图；
[0034] 图18为图13所示处理模块的具体单元图；
[0035] 图19为图13所示测试模块的具体单元图。
【具体实施方式】
[0036] 汽轮机是将蒸汽的能量转化为机械功的旋转式动力机械，通常作为发电用的原动 机。
[0037] 理论上，蒸汽通过汽轮机的各高压阀门控制的喷嘴组对转子的作用力如图1所 示。高压阀门有四个，分别为一号阀门、二号阀门、三号阀门和四号阀门。阀门开启时，不平 衡汽流力在转子上产生附加载荷。当不平衡汽流力足够大时，轴系的稳定性被破坏从而激 发转子的振动。
[0038] 当开启单个阀门时，部分进汽轴向汽流力Fz与横向汽流力计算公式如下：
[0039] Fz=G(?2sin0 2-ojsin0 :)；
[0040] FB=G(?2sin0 2+ojsin0j)；
[0041] 式中，G表示机组容量，表示动叶进口汽流相对速度；《 2表示动叶出口汽流相 对速度，表示动叶进口汽流方向角，0 2表示动叶出口汽流方向角。
[0042] 单个阀门进汽时，例如仅一号阀门进汽时，汽流对转子的作用力合成弯矩和一个 横向气流力F B。该横向气流力FB的存在使原有轴承载荷发生了变化，轴承特性也随之变化， 最终导致转子和轴承系统稳定性的改变。
[0043]因此，在高负荷大容量的汽轮机机组上，调节级配汽不平衡汽流力在引发轴系故 障的同时，很可能进而诱发机组出现汽流激振。
[0044]传统的消除和减小超临界汽轮机蒸汽激振故障，通常从加大转子刚度、增大系统 阻尼和减小汽流激振力三方面入手。具体措施包括：
[0045] 一、对转子-轴承系统的优化设计，改变转子结构尺寸、缩短轴承间距，可以提高 高压转子的刚度，同时提高系统的稳定性。
[0046]二、安装中调整汽缸和转子中心，避免运行中转子和汽缸中心发生明显偏移。
[0047] 三、增加轴瓦阻尼，采用稳定性好的轴承。
[0048] 当机组已经进入调试的整组启动阶段，上述第一条措施和第二条措施要求重新制 造和安装，不便于进行。第三条措施在现场应用时效果有限，比如减少长径比可以提高轴瓦 稳定性，但降低了轴瓦阻尼；适当提高润滑油温，降低其粘度，可以提高轴承稳定性，但是同 时也减低了轴瓦阻尼。
[0049] 针对上述问题，本发明提供一种方便在机组调试期间运行的汽轮机的汽流激振抑 制方法和系统。
[0050] 参考图2,本发明较佳实施例中汽轮机的汽流激振抑制方法，包括如下步骤：
[0051] S110:获取汽轮机的转子的轴振信号，生成振动趋势图和振动频谱图。
[0052] 汽轮机包括转子和轴承，轴承起支撑转子的作用，承受转子的全部重量。轴承上有 轴瓦，为轴承中托起转子的部分，因此，可以通过测量轴瓦与转轴的相对距离变化反映转子 的振动情况，转轴为转子的中心轴。本实施例中，对汽轮机进行机组调试的过程中，在轴瓦 的X方向和Y方向上分别设置涡流振动传感器用以在机组空载或低负荷下获取轴振信号， 轴振信号可以表不转子的振动情况，X方向表不油膜刚度最小的方向，Y方向表不油膜刚度 最大的方向。同时还可以在每个轴瓦上设置两个速度探头用以获取瓦振信号。汽轮机的机 组负荷为工作负载，负荷超过阈值为高负荷，即工作负载大，否则为低负荷，工作负载小。汽 轮机在调试期间处于低负荷工况。
[0053] 根据轴振信号生成振动趋势图，对振动趋势图进行频谱分析，即可得到振动频谱 图。通过采用图的形式对转子的振动情况进行分析，直观简便。参考图3和图4,为高压转 子对应的1瓦的振动趋势图和振动频谱图；参考图5和图6,为高压转子对应的2瓦的振动 趋势图和振动频谱图
[0054] S130 :根据振动趋势图和振动频谱图预判高负荷下是否存在汽流激振的隐患。若 否，则停止操作，若是，则执行步骤S150。
[0055] 其中一实施例中，参考图7,步骤S130包括步骤S131-步骤S134。
[0056] S131 :根据振动频谱图分析是否