某600 MW汽輪發電機組振動故障分析與處理

常 鑫，傅行軍

（東南大學火電機組振動國家工程研究中心，江蘇南京 210096）

隨著我國電力工業的快速發展，600 MW機組已經成為主力火電機組。這些大容量機組由于轉子多、參數高、工況條件復雜，致使出現故障的可能性增加，處理難度變大。在這些故障中，不平衡引起的振動占70%左右，因此通過現場動平衡是消除故障的主要手段。但是當多根轉子需要平衡時，需要多次實施動平衡方案，增加開機次數，造成的經濟損失增加[1]。動平衡的諧分量法可以兼顧多工況、多測點振動的優點，在處理多根轉子不平衡時，可以考慮多個轉子同時加重的方案，減少了開機次數，最大限度地減小了經濟損失，本文詳細介紹了某臺600 MW超臨界機組振動故障問題，并通過動平衡諧分量法解決了振動故障，對在今后大容量機組處理類似問題具有一定參考價值。

1 機組概況及振動特征

某電廠3號機組是哈爾濱汽輪機廠生產的600 MW機組，汽輪機型號為CLN600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、反動式、凝汽式汽輪機，并配備哈爾濱電機廠制造的發電機。該機組軸系由高中壓轉子、低壓Ⅰ轉子、低壓Ⅱ轉子以及發電機轉子和勵磁機轉子構成，軸系由9個軸承支撐，如圖1所示。

該機組于2009年9月實施大修，大修中更換了2個低壓轉子次末級整圈葉片及高中壓缸第一級動葉3片葉片。這次大修后出現振動故障，主要表現在帶負荷運行過程中，3X，5X振動大，最大值均超過110 μm，4號、6號瓦振動大，其中6號瓦振動最大超過60 μm，帶500 MW負荷時各測點振動值如表1所示。

為了進一步分析故障原因，各瓦振動波德圖和定速下的頻譜如圖2、圖3所示。

2 振動分析與處理

從表1中可以看出，機組帶負荷運行過程中，3X軸振和5X軸振大，4瓦垂直振動和6瓦垂直振動大，針對3X和5X軸振大，分析圖2中波德圖和圖3中各瓦的頻譜圖可知，各瓦振動均以工頻為主，而且定速下振動幅值和相位穩定，說明2個低壓轉子振動故障屬于典型的質量不平衡，可以用高速動平衡方法解決[2]。

（2）動平衡加重方案。從表1還可以得知，3X和4X振動相位同向，根據諧分量法，分解只有對稱分量，故低壓Ⅰ號轉子的振動主要是一階不平衡形式，可以通過一組對稱配重消除，對于5X和6X振動的相位差在100°左右，分解如圖6所示。對稱分量=50∠296，反對稱分量=64∠128。

分解后對稱分量和反對稱分量所占比例相當，故低壓Ⅱ號轉子振動同時存在一階不平衡和二階不平衡，可以通過一組對稱配重和一組反對稱配重消除，因此，綜合考慮減少開機次數條件，決定同時在2個低壓轉子3個平面同時加重，最終的加重方案如下：在3號、4號側對稱加重，P3=560 g∠345，P4=560 g∠345；在5號、6號側同時實施對稱加重和反對稱加重即在6瓦側加重，P6=860 g∠350，加重模式如圖7所示。

（3）對于4號瓦和6號瓦的瓦振較大，而軸振相對又較小，則是2個瓦的支撐剛度較低引起的，可以通過增加軸承緊力來提高軸承支撐剛度，所以為了消除此故障，決定將2個瓦的緊力增加25 μm。在降速過程為2 380 r/min時，4號、5號、6號的頻譜如圖8所示。

（4）4號、5號、6號瓦軸振工頻值和通頻值有一定的差別，通過分析頻譜圖得知，4號、5號、6號瓦軸振出現不同程度的二倍頻分量并且在降速過程中表現明顯。

對于出現的不同程度的二倍頻分量，是由于2個低壓轉子間聯軸器以及低壓轉子與發電機轉子間的聯軸器存在平行不對中引起的，由于調整聯軸器的對中情況只能在檢修中進行，綜合考慮經濟因素，建議在下次大修時嚴格低-低、低-發對輪找中心工藝。

3 處理后機組振動情況

經過動平衡處理以及增加軸承緊力后，機組順利沖轉到額定轉速，并帶滿負荷運行，機組在滿負荷時各測點的振動情況如表2所示。

從表2中可以看到，在進行動平衡試驗后，3X和5X振動明顯降低，在增加4瓦和6瓦緊力后，兩瓦的瓦振也明顯降低。4瓦、5瓦、6瓦還存在一定的二倍頻分量，建議下次大修中，嚴格控制低-低、低-發對輪找中心工藝。

4 結束語

本文剖析了某臺600 MW機組振動故障，經分析得出該機組振動故障是由于在大修后2個低壓轉子存在著較大的質量不平衡、軸承緊力不足以及低-低、低-發聯軸器存在一定平行不對中等現象所致，通過在2個低壓轉子兩側的3個平面同時加重，降低了由于質量不平衡引起的振動，增加4瓦和6瓦的緊力，降低了4瓦和6瓦的瓦振。通過故障處理，各瓦振動都在合格范圍，機組安全運行。通過對該機組的典型振動故障的分析，將諧分量法成功地應用于多根轉子同時配重的動平衡試驗中，減少了開機次數，減小了經濟損失，為今后處理類似振動故障積累了寶貴的經驗。

表2 振動處理后滿負荷時各測點振動值通頻/工頻（μm）∠相位

[1]李小軍，童小忠，陸頌元，等.600 MW超臨界機組軸系振動分析診斷及處理[J].汽輪機技術，2009，51（1）：70-72.

[2]楊建剛.旋轉機械振動分析與工程應用[M].北京：中國電力出版社，2007.

[3]趙長存，李 寧，孫志清.300 MW汽輪機組振動處理及軸系動平衡的研究[J].河北電力技術，2003，06（22）：45-46.