淺析東芝公司汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡及電氣試驗(yàn)

摘 要：文章隨著機(jī)組在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用，發(fā)電機(jī)制造廠商對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)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(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子制造過程中有關(guān)動(dòng)平衡及匝間短路試驗(yàn)等進(jìn)行交流和探討。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)監(jiān)測(cè)；動(dòng)平衡；匝間短路

1 動(dòng)平衡前的一些準(zhǔn)備工作

1.1 轉(zhuǎn)子對(duì)組后用一個(gè)封閉罩罩上，在罩子的兩側(cè)及中間位置裝若干測(cè)溫元件，以監(jiān)測(cè)罩內(nèi)溫度。

1.2 如果是有同軸勵(lì)磁機(jī)的，勵(lì)磁機(jī)先不連接，而用臨時(shí)的導(dǎo)電滑環(huán)以便加勵(lì)磁做電氣試驗(yàn)。

1.3 動(dòng)平衡時(shí)不裝風(fēng)扇，但要把風(fēng)扇安裝孔堵死以減少風(fēng)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(cè)量軸振，安裝角度是±45°。

1.5 同時(shí)也測(cè)量軸承座的振動(dòng)，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(lì)端45°E2-勵(lì)端135°

2 對(duì)振動(dòng)值及殘余不平衡量的要求

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

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

2.3 經(jīng)過過濾的軸振二階振動(dòng)值在額定轉(zhuǎn)速時(shí)≤25um（P-P），在其它轉(zhuǎn)速下≤50um（P-P）。

2.4 一階振動(dòng)的殘余不平衡量折算到轉(zhuǎn)子中部時(shí)≤200克；二階振動(dòng)的殘余不平衡量折算到轉(zhuǎn)子兩端部時(shí)≤100克。

2.5 在額定轉(zhuǎn)速時(shí)要對(duì)三階、四階軸振值進(jìn)行測(cè)量，確認(rèn)其值≤10um（P-P），否則要繼續(xù)動(dòng)平衡。

3 高速動(dòng)平衡方法

3.1 啟動(dòng)轉(zhuǎn)子時(shí)要注意振動(dòng)值以及其它與運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，升速不宜過快。

3.2 注意在整個(gè)動(dòng)平衡過程中，軸振的通頻值在額定轉(zhuǎn)速及以下時(shí)≤125um，超速時(shí)≤100um；座振的通頻值在額定轉(zhuǎn)速及以下時(shí)≤68um，超速時(shí)≤50um。

3.3 啟動(dòng)轉(zhuǎn)子并使其升溫（罩內(nèi)），轉(zhuǎn)速在2000r/min時(shí)溫度要達(dá)到30℃，2500r/min時(shí)溫度要達(dá)到40℃。

3.4 振動(dòng)值基本合格后，要使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在100-3000r/min之間反復(fù)升降20次，并在這個(gè)過程中進(jìn)行一些試驗(yàn)，如熱時(shí)效試驗(yàn)、超速試驗(yàn)、匝間短路探測(cè)和阻抗試驗(yàn)等。

3.5 對(duì)于有同軸勵(lì)磁機(jī)的，先進(jìn)行主機(jī)的平衡，平好后再連接勵(lì)磁機(jī)繼續(xù)動(dòng)平衡，但此時(shí)加塊應(yīng)盡量在勵(lì)磁機(jī)上。

3.6 平衡過程中要控制罩內(nèi)溫度不超過130℃。

3.7 控制潤(rùn)滑油的溫度（進(jìn)油），其溫度應(yīng)符合≥n/100℃，超速時(shí)油溫應(yīng)在38-49℃。

3.8 潤(rùn)滑油油量的要求：轉(zhuǎn)子靜止或盤車時(shí)兩端油流量（40℃時(shí)）為：

主機(jī)汽端=300-350l/min

主機(jī)勵(lì)端=250-290l/min。

3.9 動(dòng)平衡時(shí)按轉(zhuǎn)子的振形圖分別進(jìn)行一階、二階及三階振動(dòng)的動(dòng)平衡，注意三個(gè)階段加塊的位置要求，不要相互矛盾。

3.10 動(dòng)平衡時(shí)有必要進(jìn)行1.1倍額定轉(zhuǎn)速下的平衡，以確保超速時(shí)的振動(dòng)值在允許的范圍內(nèi)。

4 動(dòng)平衡時(shí)的有關(guān)試驗(yàn)

4.1 熱時(shí)效試驗(yàn)

4.1.1 確認(rèn)轉(zhuǎn)子繞組及絕緣、轉(zhuǎn)子裝配在熱狀態(tài)下的穩(wěn)定性（包括在熱狀態(tài)下轉(zhuǎn)子繞組對(duì)振動(dòng)值變化的影響和轉(zhuǎn)子各部機(jī)械方面的熱穩(wěn)定性）。

4.1.2 最大加熱電流是1200A，試驗(yàn)要在連接勵(lì)磁機(jī)之前進(jìn)行。

4.1.3 勵(lì)磁電流逐漸增大使轉(zhuǎn)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(shí)，溫度最高不超過93℃。然后使電流減小到零，確認(rèn)振動(dòng)的變化情況。

4.1.4 此項(xiàng)試驗(yàn)初始時(shí)，主軸承的通頻軸振值不應(yīng)超過50um，熱時(shí)效試驗(yàn)過程中≤100um，否則應(yīng)重新進(jìn)行動(dòng)平衡。

4.1.5 作出一階振動(dòng)值隨溫度的變化（5℃/格）曲線，求出60-80℃時(shí)的振動(dòng)變化速率，此速率不超過如下規(guī)定：從60-80℃這20℃的變化率≤25um。如超過上述標(biāo)準(zhǔn)則應(yīng)再次進(jìn)行動(dòng)平衡。

4.2 超速試驗(yàn)

4.2.1 轉(zhuǎn)子進(jìn)行1.2倍額定轉(zhuǎn)速的超速試驗(yàn)，而不應(yīng)產(chǎn)生永久的有害變形。

4.2.2 有同軸勵(lì)磁機(jī)的，先進(jìn)行主機(jī)的超速，然后再連接勵(lì)磁機(jī)進(jìn)行第二次超速。

4.2.3 轉(zhuǎn)速在1.1倍額定轉(zhuǎn)速以上的次數(shù)不應(yīng)超過4次，1.1倍額定轉(zhuǎn)速以下的不作次數(shù)限制。

4.2.4 超速時(shí)的升降速調(diào)節(jié)要盡可能快。

4.3 匝間短路探測(cè)

4.3.1 在轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡過程中進(jìn)行繞組的匝間短路測(cè)試。

4.3.2 分別在超速前后各做一次。

4.4 轉(zhuǎn)子繞組兩極電壓試驗(yàn)

4.4.1 在轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡結(jié)束后進(jìn)行繞組的兩極電壓試驗(yàn)。

4.4.2 轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速下，其繞組加交流電壓100V，測(cè)量?jī)蓸O電壓分別為V1、V2，按下式計(jì)算的結(jié)果不應(yīng)超過5%。

兩極電壓計(jì)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(cè)試

4.5.1 在轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡過程中進(jìn)行繞組的阻抗測(cè)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(cè)試結(jié)果僅供參考，判斷繞組匝間情況以匝間短路試驗(yàn)和兩極電壓試驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。

通過上述，發(fā)現(xiàn)東芝公司在動(dòng)平衡及電氣試驗(yàn)時(shí)，還做了一些特殊規(guī)定和要求：（1）風(fēng)扇不裝但風(fēng)扇安裝孔堵死以減少風(fēng)阻（節(jié)能）。（2）測(cè)振時(shí)，通頻及基頻均作要求。（3）對(duì)殘余不平衡量有明確的限值。（4）動(dòng)平衡基本合格后，轉(zhuǎn)子在100-3000轉(zhuǎn)/分下反復(fù)升降若干次，以考核振動(dòng)值的穩(wěn)定性。（5）對(duì)軸承油溫有明確的要求，即進(jìn)油溫度≥n（轉(zhuǎn)速）/100℃。

這樣做，可以充分的保證轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡精度和電氣試驗(yàn)的質(zhì)量。但首先必須具備一些工裝工具、儀器儀表等，以保證實(shí)現(xiàn)其規(guī)定要求。從這些特殊規(guī)定不難看出，東芝公司做事的嚴(yán)謹(jǐn)和不放過一點(diǎn)瑕疵的節(jié)能舉措，這些都值得我們?nèi)ズ煤玫貙W(xué)習(xí)和借鑒的。