淺析東芝公司汽輪發電機轉子動平衡及電氣試驗

摘 要：文章隨著機組在線振動監測與診斷技術在發電領域的應用，發電機制造廠商對轉子動平衡精度要求及匝間短路判斷精度越來越高。筆者就東芝公司汽輪發電機轉子制造過程中有關動平衡及匝間短路試驗等進行交流和探討。

關鍵詞：振動監測；動平衡；匝間短路

1 動平衡前的一些準備工作

1.1 轉子對組后用一個封閉罩罩上，在罩子的兩側及中間位置裝若干測溫元件，以監測罩內溫度。

1.2 如果是有同軸勵磁機的，勵磁機先不連接，而用臨時的導電滑環以便加勵磁做電氣試驗。

1.3 動平衡時不裝風扇，但要把風扇安裝孔堵死以減少風阻。

1.4 分別在主軸承和支承軸承上安裝非接觸式探頭以測量軸振，安裝角度是±45°。

1.5 同時也測量軸承座的振動，分別安裝水平與垂直兩方向的傳感器。

T1-汽端45°T2--汽端135° E1-勵端45°E2-勵端135°

2 對振動值及殘余不平衡量的要求

2.1 軸振的通頻值在額定轉速時≤40um（P-P），基波的軸振值在額定轉速時≤20um（P-P），在其它轉速下≤30um（P-P）。

2.2 軸承座的通頻振動值在額定轉速時≤20um（P-P），基波的座振值在額定轉速時≤10um（P-P），在其它轉速下≤15um（P-P）。

2.3 經過過濾的軸振二階振動值在額定轉速時≤25um（P-P），在其它轉速下≤50um（P-P）。

2.4 一階振動的殘余不平衡量折算到轉子中部時≤200克；二階振動的殘余不平衡量折算到轉子兩端部時≤100克。

2.5 在額定轉速時要對三階、四階軸振值進行測量，確認其值≤10um（P-P），否則要繼續動平衡。

3 高速動平衡方法

3.1 啟動轉子時要注意振動值以及其它與運轉相關的監測數據，升速不宜過快。

3.2 注意在整個動平衡過程中，軸振的通頻值在額定轉速及以下時≤125um，超速時≤100um；座振的通頻值在額定轉速及以下時≤68um，超速時≤50um。

3.3 啟動轉子并使其升溫（罩內），轉速在2000r/min時溫度要達到30℃，2500r/min時溫度要達到40℃。

3.4 振動值基本合格后，要使轉子轉速在100-3000r/min之間反復升降20次，并在這個過程中進行一些試驗，如熱時效試驗、超速試驗、匝間短路探測和阻抗試驗等。

3.5 對于有同軸勵磁機的，先進行主機的平衡，平好后再連接勵磁機繼續動平衡，但此時加塊應盡量在勵磁機上。

3.6 平衡過程中要控制罩內溫度不超過130℃。

3.7 控制潤滑油的溫度（進油），其溫度應符合≥n/100℃，超速時油溫應在38-49℃。

3.8 潤滑油油量的要求：轉子靜止或盤車時兩端油流量（40℃時）為：

主機汽端=300-350l/min

主機勵端=250-290l/min。

3.9 動平衡時按轉子的振形圖分別進行一階、二階及三階振動的動平衡，注意三個階段加塊的位置要求，不要相互矛盾。

3.10 動平衡時有必要進行1.1倍額定轉速下的平衡，以確保超速時的振動值在允許的范圍內。

4 動平衡時的有關試驗

4.1 熱時效試驗

4.1.1 確認轉子繞組及絕緣、轉子裝配在熱狀態下的穩定性（包括在熱狀態下轉子繞組對振動值變化的影響和轉子各部機械方面的熱穩定性）。

4.1.2 最大加熱電流是1200A，試驗要在連接勵磁機之前進行。

4.1.3 勵磁電流逐漸增大使轉子溫度以5℃/分鐘的速率上升到90℃，并保持在80-90℃之間一小時，溫度最高不超過93℃。然后使電流減小到零，確認振動的變化情況。

4.1.4 此項試驗初始時，主軸承的通頻軸振值不應超過50um，熱時效試驗過程中≤100um，否則應重新進行動平衡。

4.1.5 作出一階振動值隨溫度的變化（5℃/格）曲線，求出60-80℃時的振動變化速率，此速率不超過如下規定：從60-80℃這20℃的變化率≤25um。如超過上述標準則應再次進行動平衡。

4.2 超速試驗

4.2.1 轉子進行1.2倍額定轉速的超速試驗，而不應產生永久的有害變形。

4.2.2 有同軸勵磁機的，先進行主機的超速，然后再連接勵磁機進行第二次超速。

4.2.3 轉速在1.1倍額定轉速以上的次數不應超過4次，1.1倍額定轉速以下的不作次數限制。

4.2.4 超速時的升降速調節要盡可能快。

4.3 匝間短路探測

4.3.1 在轉子動平衡過程中進行繞組的匝間短路測試。

4.3.2 分別在超速前后各做一次。

4.4 轉子繞組兩極電壓試驗

4.4.1 在轉子動平衡結束后進行繞組的兩極電壓試驗。

4.4.2 轉子在額定轉速下，其繞組加交流電壓100V，測量兩極電壓分別為V1、V2，按下式計算的結果不應超過5%。

兩極電壓計算公式：（V1-V2）/VI*100%

注：VI為V1和V2中的較大者。

4.5 交流阻抗測試

4.5.1 在轉子動平衡過程中進行繞組的阻抗測試。

4.5.2 分別在超速前后做上升和下降各一次，保持電流10A不變，每上升或下降100r/min記錄一次。

4.5.3 交流阻抗測試結果僅供參考，判斷繞組匝間情況以匝間短路試驗和兩極電壓試驗結果為準。

通過上述，發現東芝公司在動平衡及電氣試驗時，還做了一些特殊規定和要求：（1）風扇不裝但風扇安裝孔堵死以減少風阻（節能）。（2）測振時，通頻及基頻均作要求。（3）對殘余不平衡量有明確的限值。（4）動平衡基本合格后，轉子在100-3000轉/分下反復升降若干次，以考核振動值的穩定性。（5）對軸承油溫有明確的要求，即進油溫度≥n（轉速）/100℃。

這樣做，可以充分的保證轉子的動平衡精度和電氣試驗的質量。但首先必須具備一些工裝工具、儀器儀表等，以保證實現其規定要求。從這些特殊規定不難看出，東芝公司做事的嚴謹和不放過一點瑕疵的節能舉措，這些都值得我們去好好地學習和借鑒的。