發電機的設備狀態點檢管理

王魯濟

(山鋼集團濟鋼煉鐵廠，山東 濟南 250101)

一、前言

設備管理的前沿是設備點檢，傳統的設備點檢是靠人的感覺和經驗判斷設備狀態，可靠性低。用簡單的儀器進行測試無法找出設備隱患，通過設備狀態點檢及精密診斷能夠發現設備早期故障。

二、通過數據分析掌握設備狀態

設備狀態點檢系統具有簡便的、圖形化的數據分析功能。按信號處理方式的不同,設備狀態點檢包括時域分析、趨勢分析、頻域分析和專用分析(如共振解調)。不同的分析方法都有其專門用途。各項點檢數據上傳后系統可自動生成頻譜圖，通過頻譜圖等的分析，可判斷出設備故障原因并預測出設備劣化趨勢。時域分析可直接對設備故障作出初步判斷,包括時間波形圖、棒圖等。趨勢分析可獲得設備狀態發展的趨勢。包括趨勢圖、歷史趨勢圖、單個測點的多特征參數趨勢圖、多個測點的測量值趨勢圖等。頻域分析的目的是將構成信號的各種頻率成分都分解開,以便進行振動源或故障源的識別，包括幅值譜、倒頻譜、多個測點的多頻譜、瀑布圖、窄帶包絡分析等。專用分析的目的是提高信噪比，突出頻譜中故障特征頻率成的譜線。

三、診斷實例

1.實例1：3#1750高爐發電機型號為QFRW2-15-2-10.5，功率15MW。2012年1月8日，由離線點檢測振動數椐(為電機負荷端軸承座振動數椐)顯示，速度值水平方向為18.26 mm/s，通過頻譜分析1倍頻、3倍頻為主要頻率，初步診斷為轉子動不平衡、不對中、松動、軸瓦有損壞現象。但機組在線3#TRT機組的軸振動檢測報警系統采用vibro-meter公司的VM600產品，顯示軸位移的數椐為16UM(此系統沒有分析診斷功能)，車間維修人員認為無故障，專業診斷人員通過檢測殼振動數椐及頻譜等認為有故障，建議盡快對機組進行檢修。2012年1月10日機組進行檢修發現軸瓦已振壞，更換軸瓦后機組開機，振動數椐降為10.93mm/s，3倍頻下降，1倍頻仍偏大，2012年1月14日再次停機做現場在線動平衡，負荷端加300g，再次開機振動降為2.36mm/s，機組正常運行。如果沒有發現此故障，將造成更大的設備故障。

見圖1時域分析、圖2頻譜分析、圖3振動趨勢。

圖1 水平振動時域分析

圖2 水平振動頻譜圖

圖3 水平振動趨勢圖

2.實例2：150t干熄焦發型號N25-8.82，額定功率25MW，額定轉速3 000r/min。

2011年6月13日150t干熄焦鍋爐中修更換爐管時，同步機組中修實施的檢修項目：(1)汽輪機開蓋離線進行轉子高速動平衡。原計劃為低速動平衡，汽輪機轉子吊出后發現電軸徑處出現磨損，隨確定汽輪機轉子返廠修復軸徑并進行高速動平衡。(2)汽輪機軸承中心，頂部、側間隙，緊力調整。(3)上下汽缸軸封、汽封、油擋更換并調整間隙。(4)油口及油囊清理調整，速關閥漏油修復。(5)調節汽閥拆檢及閥桿漏汽處理。(6)盤車潤滑油管滲油處理。(7)更換注油器。(8)發電機、勵磁機清灰。(9)潤滑油箱清理換油。7月14日汽輪機中修結束，16日暖機、沖轉，12:20發電并網，發電負荷增至15 000kW前，振動符合要求，15:30發電負荷在15 000kW時左右振動突然增大，2＃、3＃在線監測(此系統沒有分析診斷功能)軸振動達到110μm，隨降低負荷，當負荷降至4 000kW時，2＃、3＃軸振動仍達90μm，機組不能繼續維持安全運行。19日決定停機4天進行問題檢查和排除。汽輪機發電機組于19日20:15解列停機。汽輪機經過降溫后，21日開2＃和3＃軸瓦大蓋后，復查機組中心及各間隙、軸瓦緊力。中心復查時，發現發電機中心比汽輪機中心高150μm，端面間隙也發生了變化。隨進行調整，發電機中心調至低于汽輪機軸10μm，3＃軸瓦緊力調整至50μm、4＃軸瓦緊力調整至60μm。調整完畢，22日16:35，機組并網試運行，發電并網后，經測量振動依然過大不符合運行要求，用設備狀態點檢監測獲取殼振動時域波形、頻譜圖振動見表1、2。

表1

測點：150t干熄焦發電機、汽輪機水平。

動態分析結論：此發電機單從頻譜上分析是轉子平衡不好。分析見表2。

表2

測點：150t干熄焦發電機底座垂直。

動態分析結論:此測點位為2#瓦底座位，基礎松動存在。

故障進一步分析：通過以上兩個測點位分析，轉子存在不平衡，頻譜分析1倍頻的故障機理有許多，轉子不平衡、基礎松動，不平衡是振源，但松動是放大器，基礎臺板松動的原因是由于長期汽輪機軸端漏水汽將基礎臺板下面水泥混合層破壞，原因查出后進行處理，對這個位聯接長絲桿緊固處理不起作用，采取了將臺板與汽輪機平臺焊在一起的方法，試車后振動仍很大，做在線機組動平衡也只能將原有的振動速度降一半左右。7月23日至24日，省電力科學研究院人員對機組進行了在線頻譜分析及在線動平衡，先后3次共加平衡重量約1 400g。試機后2#瓦水平振動速度值降為5.7mm/s，振動速度值降一半，于24日14:30并網發電，機組運行至今。

3.實例3：400m2燒結機汽輪機發電機組于2011年8月10日因振動傳感器信號線短路突然跳機，再次沖轉運行時在線振動監測顯示(此系統沒有分析診斷功能)軸振動124μm，經檢修人員對汽輪機對中進行調整后再次運行仍在83μm，達不到良好指標，2011年8月13日對汽輪機進行設備狀態測試振動數椐見表3。

表3

測點：400燒結機汽輪機發電、發電機負荷端。

動態分析結論：從頻譜上看汽輪機存在嚴重的不平衡或軸彎曲。

2011年8月14日在線做動平衡，發電機負荷端先后3次共加平衡重量約300g，殼振動速度值降為2.3mm/s，軸振動降為17μm，達到了良好的運行狀態。

四、結論

1.設備狀態點檢可掌握汽輪機發電機組振動故障診斷分析的振動趨勢，根椐設備的振動狀態制定檢修方案，減少了過修或欠修，從而節約了資金。

2.設備狀態點檢，狀態數椐維修是根據設備的實際狀態進行檢修，因此必須實時監測分析設備狀態，在故障發生的潛伏期便可根據狀態檢修使設備缺欠及時得到處理。因此基本上消除一般性故障。

3.由于按實際需要進行檢修，防止了檢修過剩，從而消除了由于多余檢修而帶來的新的故障。

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[3]韓捷，張瑞標．旋轉機械故障機理及診斷技術[M]．機械工業出版社，1997．

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