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康明斯发电机组轴系纵振主要会产生哪些危害?
发布时间:2020-03-03 03:39:55  ▏阅读:

 康明斯发电机组纵振主要会产生如下危害:

o)造成曲轴曲柄销承受额外的弯曲应力和拉压应力,严重时会产生曲轴的弯曲疲劳破坏圍;

(2)降低与曲轴相接触的零部件的可靠性和使用寿命,比如造成止推瓦的磨损、活塞和缸套的偏磨等《

(3〗对于非电控机组,纵振会影响到康明斯发电机组的配气相位和供油正时*降低康明斯发电机组的整体性能;

(4) 对于刚性连接机组*纵振会造成连接螺栓承受额外的拉压应力,严重时会造成疲劳损坏;对于弹性连接机组,由于高弹普遍采用过盈配合连接方式,过大的纵振振幅势必会造成高弹减振橡胶件的损坏;

(5) 包括纵振在内的各种振动是机组主要的噪声源之

人们普遍认为只有出现了共振才会造成破坏,但实际上即使纵振不在共振状态*种激励共同影响下造成的剧烈振动也会对设备造成损坏。

1.轴系纵振激励力源分析

主要是由轴向(X向)不平衡扰力造成的。 1 ·原动机一康明斯发电机组纵振激励力源分析

在理想情况下,康明斯发电机组曲轴轴向(X向)并不受力,但在实际工作运行中,受零部件的加工及装配误差和部件的不均匀受热、受力变形(主要指曲轴的受力变形)等因素的影响,康明斯发电机组缸内燃烧压力推动活塞在Y向运动时,其燃烧压力在 x向会存在一个分力(”:1,2,3,4,5,n为气缸数) ,该分力通过连杆共同作用在曲轴上: 

其中:简谐力为各缸气缸燃烧压力在x向分力的合力,也是机组轴系纵振的一个主要激励力源之一

2·发电机纵振激励力源分析

根据发电机的工作运行特点,发电机在起励后其定、转子磁励线将自动寻找对中,以保证磁场稳定,即决定电机x向(轴向)扰力大小及特性的是发电机内部定、转子磁励线的相对位置。电机x向扰力主要会在如下两种情况下出现:

(1) 发电机在静止状态下定、转子磁励线出现错位,使得机组在启动后的起励过程中,为了保证电机运行中磁场的稳定,磁场在x向上会产生一个轴向力迫使转子轴移动至系统稳定。

(2) 发电机在静止状态下定、转子磁励线对中良好,如果稳定运转的电机转子收到一个轴向外力影响并造成一定位移时,磁场在x向上会产生一个相反的轴向力迫使转子回到原来的稳定位置。当外力和位移为一变量时,在发电机组的磁场特性作用下,便会出现轴系的纵向振动。

固定于发电机转子轴上的冷却风扇在运转时也会产生一个x向力,该轴向力的大小与发电机组转速成正比。

·联轴器纵振激励力源分析

机组所采用的高弹联轴器连接部分的减振橡胶结构图如下图4所示。

由图4可知,该联轴器在运转过程中只是起到传递扭矩和减振的作用,只要安装得当,并不会在轴向上产生额外的

·其它纵振激励力源分析

在气体压力和往复惯性力产生的径向简谐力的作用下,曲柄会舒张变形,形成所谓的弯曲一纵向耦合振动[31;同时一缸曲柄的舒张变形会造成其他缸曲柄的x向位移,对气缸燃烧压力的x向分力产生影响。轴系纵向振动也可能由轴系弭烈的扭转振动藕合激发产生,特别是当两者临界转速相同或相近时更易产生圃。四、故障原因分析

从上诉激励源的分析中可知,造成纵振的激励源较多,为找出主要原因,在分析研究之后,采用了试验的方法对各种可能原因逐一进行了排除和验证。

考虑到电机风扇产生的扰力较小,通过拆除风扇进行启动和停机组试验,发现故障现象未发生明显改变,故该激励源排除在主要原因之外。

由于加工和装配都存在一定误差,故就算是同型号发电机,其定、转子磁励线对中情况都会存在一定差别,为了了解发电机扰力对机组纵振的影响,在同一台位上更换多台同型号发电机进行了试验,数次试验下的纵振现象存在明显差别,但故障并未消除。结合3 · 2分析可知,发电机扰力是造成纵振的影响因素之一,但不是主要因素;在满足电机其他设计要求的前提下,尽可能的减小转子轴与轴向定位装置之间的间隙有助于减轻纵振。

通过上述分析可知,原动机康明斯发电机组此时的工作运行特性应是造成发电机组纵振的主要原因。结合故障特点,发现剧烈纵振都是在启动和停机组时转速约为480rpm左右出现,理论分析可知,此低负荷低转速工况下康明斯发电机组缸内燃油雾化差,燃烧不稳定。由于机组试验中不能在此故障工况下长时停留,因此无法获得该工况下的燃烧参数,故采用类似低负荷工况 I下(100%额定转速,25%额定负荷)康明斯发电机组参数进行类比分析(见表3) ,发现该机型在类似低负荷下各缸工作运行均匀性较差,这势必会造成曲轴受力不均匀,而曲轴的不均匀受力变形将促使扰动力的增大;同时各缸的不稳定燃烧和各缸扭矩输出的不均匀性还会引起扭振,通过扭振测试和数据分析,机组在480印m下的确出现了明显的扭振特性,虽然曲轴应力、电机扭矩及电角均未超差,但明显的扭振特性势必会激发一定的纵振。由此可见,康明斯发电机组各缸工作运行的稳定性和均匀性是造成机组纵振的重要因素。

综合分析可知,造成该柴油发电机组纵振的原因如下:

(1)发电机定、转子励磁线对中情况;

(2)康明斯发电机组燃烧的不稳定性及各缸工作运行的不均匀性。

同时不应忽视联轴器对轴系纵振的影响,以往的案例中也出现过因高弹安装问题导致的机组纵振故障[;尽可能的减小发电机转子轴与轴向定位装置之间的间隙也有助于减轻纵振。本文结合实际案例对发电机组纵振原因进行了探讨,对今后类似问题的分析处理有一定借鉴指导意义。


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