汽輪機組振動故障測試分析與處理范文

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[摘要]介紹了CC60-8.83/4.12/1.47型汽輪機組啟動過程中振動異常的情況。通過對機組振動數(shù)據(jù)的測試分析，得出發(fā)電機轉(zhuǎn)子熱不平衡是引起振動的主要原因，并采用動熱平衡的方法消除振動，確保了機組安全運行。

[關(guān)鍵詞]汽輪機組振動；測試分析；處理

某石化公司熱電廠汽輪機為上海汽輪機廠生產(chǎn)的雙抽凝氣式汽輪機，如圖1所示，1999年投產(chǎn)，2001年由上海汽輪機廠進行了增容改造，由50MW改造成CC60-8.83/4.12/1.47型汽輪機組。

1軸承振動測試

CC60-8.83/4.12/1.47型汽輪機組在啟動過程中出現(xiàn)了較大的振動，振動主要表現(xiàn)在發(fā)電機后軸承（#4）上，采用美國Bently公司生產(chǎn)的振動測試分析系統(tǒng)208P，配該公司生產(chǎn)的速度傳感器，對該機組啟動和運行過程中的振動進行了全面測試，重點監(jiān)測了發(fā)電機與勵磁機兩側(cè)四個軸承（#3、#4、#5、#6）垂直、水平和軸向三個方向上的振動情況。

1.1空負荷運轉(zhuǎn)軸承振動測試

(1)轉(zhuǎn)速720rpm，冷卻水流量12t/h運轉(zhuǎn)。該機組#3、#4軸承（軸振、瓦振）在附近都出現(xiàn)了比較明顯的振動峰值。推測發(fā)電機轉(zhuǎn)子在720rpm附近的振動是由于二倍頻共振所引起的。由于機組二倍頻共振與轉(zhuǎn)速很敏感，轉(zhuǎn)速稍微升高，振動隨即減小，因此該轉(zhuǎn)速下的振動對機組正常運行沒有危險，開機過程中可以通過改變機組轉(zhuǎn)速的方法避開該共振點。圖2給出了升速過程中#3、#4軸承振動變化情況。從圖中頻譜分析可看出，發(fā)電機轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速為1440rpm，印證在720rpm附近的振動是由于二倍頻共振所引起的。(2)轉(zhuǎn)速3000rpm，冷卻水流量12t/h運轉(zhuǎn)。機組3000rpm定速運轉(zhuǎn)過程中，振動逐漸增大。其后，#4軸向振動達到80μm，#3Y軸振超過180μm，振動嚴重超標。(3)轉(zhuǎn)速3000rpm，冷卻水流量14t/h運轉(zhuǎn)。觀察振動變化情況。冷卻水流量加大初期，振動沒有變化。20分鐘后，振動有明顯減小，見表3，#4軸承座軸向及#3軸承軸振仍較大。

1.2帶負荷運轉(zhuǎn)軸承振動測試

機組于并網(wǎng)帶負荷。帶負荷初期（小負荷狀態(tài)），振動無變化。但當(dāng)負荷從10MW升到20MW以及從20MW升到30MW過程中振動都有較明顯的增大。同時，隨著機組帶負荷運行時間的延長，振動能逐漸減小。適當(dāng)加大定子冷卻水流量也能在一定程度上減小振動。

2振動原因分析

(1)振動異常時，通過分析振動信號的頻率主要為50Hz分量，其余分量很少，因此，導(dǎo)致振動的激振力是一種與轉(zhuǎn)子上的不平衡力相關(guān)聯(lián)的力。(2)機組未并網(wǎng)發(fā)電之前（空負荷狀態(tài)下），振動即很不穩(wěn)定，此時勵磁電流還未施加，因此，可以初步排除發(fā)電機電氣方面的因素，如匝間短路、空氣間隙不均勻等。(3)該機組振動的一大特征是不穩(wěn)定。不對中等因素引起的振動應(yīng)該是在機組剛定速時就能表現(xiàn)出來。本機組振動特征與此不符，可以初步排除。(4)該機組振動不穩(wěn)定具有較典型的慢變特征，即振動的增大和減小都需要一定的時間。這說明轉(zhuǎn)子具有熱變形特征。試驗中兩次提高冷卻水流量，振動都有所減小，也表明轉(zhuǎn)子上的確存在一定程度的熱變形。(5)#4軸承座軸向振動增大時，#3、#4、#5、#6軸承座振動（包括軸振）均同步增大，尤以#3Y方向軸振最為明顯。考慮到發(fā)電機轉(zhuǎn)子和勵磁機轉(zhuǎn)子質(zhì)量相差很多，發(fā)電機轉(zhuǎn)子振動狀況對勵磁機的影響很大，而勵磁機振動狀況對發(fā)電機的影響（特別是發(fā)電機前軸承）很小。因此，綜合整個試驗數(shù)據(jù)，初步判定振動變化主要是由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子引起的，勵磁機轉(zhuǎn)子兩側(cè)振動變化是由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子振動變化引起的。

3振動故障分析結(jié)論及處理

(1)機組700rpm附近的振動由發(fā)電機轉(zhuǎn)子二倍頻共振引起，對設(shè)備危害不大，可以通過改變轉(zhuǎn)速避開共振點的方法減小其影響。(2)本機組振動在機組啟動后逐漸增大，故與轉(zhuǎn)子中心不正等因素關(guān)系不大。(3)本機組振動主要是由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子引起的，不排除勵磁機激發(fā)振動的可能性。振動故障的治理可以首先從發(fā)電機開始，之后再考慮勵磁機等的影響。(4)本機組發(fā)電機在開啟一段時間后電機兩端振動量逐漸增大，符合轉(zhuǎn)子有少量熱變形引起振動特征[1]，可以通過動熱平衡方法減小振動。動熱平衡方法即綜合考慮空載及額定負荷工況下振動分配，人為給轉(zhuǎn)子制造一定的質(zhì)量不平衡，使其振動的方位與振動變化量（熱矢量）的方向相反，用以抵消部分振動變化量，從而使空載、帶功率工況下的振動均達到相對理想狀態(tài)。通過計算和多次測試在#3位安裝配塊420g∠1250，在#4位安裝配塊300g∠1130，在帶負荷升速過程中#3和#4位振幅在20μm以下，滿足機組運轉(zhuǎn)需求。(5)在機組有機會檢修時，就以下幾點進行檢查：檢查#4軸承座瓦枕球面接觸以及軸承座與底部臺板接觸情況，并進行了清理和修復(fù)；檢查冷卻水回路，暢通；復(fù)查電機勵磁機的磁力中心，并將其調(diào)整在誤差范圍內(nèi)。

4結(jié)語

通過對發(fā)電機在啟動過程中振動的測試分析與處理，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子熱變形（熱矢量）的是發(fā)電機運行振動常見的原因之一，通過檢修中采用現(xiàn)場熱平衡補償?shù)姆椒ǎ晒ο税l(fā)電機轉(zhuǎn)子的振動，保證機組安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]茆秋華.核電汽輪發(fā)電機組振動熱變量分析及處理[J].電工技術(shù)，2017，(2)：99-101.

作者：靳兆文1，劉波2 單位：1.南京科技職業(yè)學(xué)院，2.中石化揚子石化公司