發(fā)電機(jī)組動(dòng)平衡分析及處理

何小鋒（江蘇方天電力技術(shù)有限公司，南京　211102）

發(fā)電機(jī)組動(dòng)平衡分析及處理

何小鋒
（江蘇方天電力技術(shù)有限公司，南京211102）

為說明發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)不平衡軸向位置的分析判斷過程，介紹一臺(tái)發(fā)電機(jī)組動(dòng)平衡分析及處理的案例，其中涉及不平衡軸向位置的初步判斷，試加重后對(duì)不平衡軸向位置的判定，以及加重結(jié)果反映出的此類型機(jī)組的影響規(guī)律。通過試加重，判斷該發(fā)電機(jī)質(zhì)量不平衡部位在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上進(jìn)行加重取得了較好的效果。由該案例，得出了轉(zhuǎn)子尤其是帶外伸端轉(zhuǎn)子不平衡重量軸向位置判斷的一般方法，及該型發(fā)電機(jī)的外伸端加重特點(diǎn)。

發(fā)電機(jī)；振動(dòng)；動(dòng)平衡

1　機(jī)組概況

機(jī)組汽輪機(jī)為南京汽輪電機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的雙壓（帶補(bǔ)汽）、可調(diào)抽汽凝汽式聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)，汽輪機(jī)型號(hào)為L(zhǎng)CZ60-5.7/1.57/0.58，發(fā)電機(jī)型號(hào)為QFW-60-2。汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)為兩支撐，勵(lì)磁機(jī)為懸臂梁結(jié)構(gòu)。軸系支撐如圖1所示。

圖1　軸系支撐

2　分析處理過程

該機(jī)組調(diào)試啟機(jī)時(shí)4號(hào)瓦振動(dòng)值便偏大，3 000 r/min時(shí)3號(hào)、4號(hào)瓦振動(dòng)數(shù)據(jù)如表1所示，表中3X代表3號(hào)瓦X方向軸振，以此類推。帶負(fù)荷過程中，4X振動(dòng)值穩(wěn)定在120μm左右。

后續(xù)運(yùn)行中，4號(hào)瓦振動(dòng)值逐步爬升，后趨于穩(wěn)定，至停機(jī)處理前，帶負(fù)荷及停機(jī)3 000 r/min時(shí)4X振動(dòng)值均維持為160μm左右。停機(jī)前帶負(fù)荷時(shí)，3號(hào)、4號(hào)瓦振動(dòng)數(shù)據(jù)如表2所示。

表1　調(diào)試3 000 r/m in時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)

表2　處理前帶負(fù)荷時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)

從振動(dòng)上分析，4號(hào)瓦振動(dòng)問題主要是不平衡所致，包括一部分原始質(zhì)量不平衡和一部分不穩(wěn)定質(zhì)量不平衡［1］。在調(diào)試啟機(jī)時(shí)，4號(hào)瓦3 000 r/min時(shí)振動(dòng)值便在100μm左右，主要為工頻成分，且較為穩(wěn)定，這顯示發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在一定的原始質(zhì)量不平衡。在后續(xù)帶負(fù)荷過程中，4號(hào)瓦振動(dòng)值有所爬升，最終穩(wěn)定在160μm左右，這顯示發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在一定的不穩(wěn)定質(zhì)量不平衡，與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在一定的熱態(tài)質(zhì)量不平衡有關(guān)［2］。在排除較嚴(yán)重電氣故障后，現(xiàn)場(chǎng)一般通過熱態(tài)動(dòng)平衡手段進(jìn)行綜合處理。

調(diào)試啟機(jī)時(shí)3號(hào)、4號(hào)瓦發(fā)電機(jī)過一階臨界時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)如表3所示，此次處理前停機(jī)時(shí)3號(hào)、4號(hào)瓦發(fā)電機(jī)過一階臨界時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)如表4所示。

表3　調(diào)試過一階臨界時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)

表4　處理前過一階臨界時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)

過一階臨界時(shí)，3號(hào)、4號(hào)瓦振動(dòng)值均較小，表明發(fā)電機(jī)一階平衡情況較好［3］，3 000 r/min及帶負(fù)荷工況下，3號(hào)瓦振動(dòng)值不超過80μm，主要是4號(hào)瓦振動(dòng)值較大，從振型分解情況來看，其同向分量與反向分量均較大，處理前停機(jī)時(shí)，同向分量67μm，反向分量95μm。分析有可能是勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子存在一定的質(zhì)量不平衡［4］，且考慮到勵(lì)磁機(jī)風(fēng)扇處加重較發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部加重方便，決定先在勵(lì)磁機(jī)風(fēng)扇處進(jìn)行試加重。

表5　第一次加重后3 000 r/m in時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)

表6　第一次加重后帶負(fù)荷時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)

在轉(zhuǎn)子外伸端勵(lì)磁機(jī)風(fēng)扇處加重192 g后，3號(hào)、4號(hào)瓦3 000 r/min、帶負(fù)荷及過臨界時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)分別如表5～7所示。

表7　第一次加重后過一階臨界時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)

對(duì)比第一次加重前后過臨界及帶負(fù)荷時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)，算出兩瓦工頻振動(dòng)變化量如表8所示。

表8　第一次加重前后振動(dòng)數(shù)據(jù)變化量

從加重后數(shù)據(jù)來看，該處加重對(duì)3號(hào)瓦影響較為明顯，對(duì)4號(hào)瓦影響較小；對(duì)工作轉(zhuǎn)速下振動(dòng)影響較為明顯，對(duì)過臨界振動(dòng)影響較小。且該處加重對(duì)3號(hào)、4號(hào)瓦的影響相互矛盾，無法通過在該處進(jìn)一步加重來同時(shí)降低3號(hào)、4號(hào)瓦振動(dòng)。

從試加重結(jié)果來看，分析質(zhì)量不平衡應(yīng)該是在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上，需在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子跨內(nèi)加重解決［5］。通過計(jì)算，針對(duì)3號(hào)、4號(hào)瓦存在的較大反向分量，決定在保留第一次試加重的情況下，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端風(fēng)扇平衡槽處加反對(duì)稱重325 g，加重后3 000 r/min及帶負(fù)荷時(shí)3號(hào)、4號(hào)瓦振動(dòng)數(shù)據(jù)如表9、10所示。

表9　第二次加重后3 000 r/m in時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)

表10　第二次加重后帶負(fù)荷時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)

至此，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子3號(hào)、4號(hào)瓦反向不平衡量已降至較小，兩瓦振動(dòng)水平均較好。如需要進(jìn)一步降低3號(hào)、4號(hào)瓦振動(dòng)水平，則需要在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上加對(duì)稱重量，以降低3號(hào)、4號(hào)瓦的同向分量。

3　結(jié)語

從試加重情況來看，第一次對(duì)質(zhì)量不平衡的軸向位置的預(yù)判有誤，該質(zhì)量不平衡應(yīng)該是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部，而不是外伸端勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子上。對(duì)于不穩(wěn)定質(zhì)量不平衡，可以通過不穩(wěn)定不平衡量出現(xiàn)前后相關(guān)軸瓦工作轉(zhuǎn)速及過臨界時(shí)的振動(dòng)變化情況來判定，而對(duì)于原始質(zhì)量不平衡，一般來說，只能結(jié)合各瓦過臨界及工作轉(zhuǎn)速振動(dòng)情況進(jìn)行初步分析，實(shí)際判定還是需要通過最后試加重結(jié)果來確定。

本次加重也說明，對(duì)于此類型發(fā)電機(jī)組，至少對(duì)于本臺(tái)機(jī)組而言，勵(lì)磁機(jī)風(fēng)扇處加重，對(duì)于4號(hào)瓦軸振影響較小，對(duì)于3號(hào)瓦軸振則影響較為明顯，這和一般的帶外伸端轉(zhuǎn)子外伸端加重有所不同。

在外伸端第一次試加重后，對(duì)于3號(hào)、4號(hào)瓦工作轉(zhuǎn)速下振動(dòng)值影響較大，而對(duì)于過臨界振動(dòng)值影響較小，這反過來也可以印證對(duì)于不穩(wěn)定不平衡軸向位置的判斷，即當(dāng)不穩(wěn)定不平衡出現(xiàn)前后，若工作轉(zhuǎn)速下振動(dòng)值變化較明顯，而過臨界振動(dòng)值變化較小時(shí)，則不穩(wěn)定不平衡很可能是在轉(zhuǎn)子外伸端上。

［1］候仁炳，趙繼敏，夏鮮良.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡簡(jiǎn)介［J］.電機(jī)技術(shù)，2015（3）：61-63.

［2］寇勝利.汽輪發(fā)電機(jī)的熱不平衡振動(dòng)［J］.大電機(jī)技術(shù)，1985（5）：12-18.

［3］辛士紅，聶維東，陳德強(qiáng).300MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子二階質(zhì)量不平衡振動(dòng)分析與處理［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2011，29（6）：103-105.

［4］田昊洋，楊建剛.帶有外伸懸臂端的汽輪發(fā)電機(jī)組動(dòng)平衡方法研究［J］.汽輪機(jī)技術(shù)，2011，53（2）：151-153.

［5］施維新，石靜波.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)及事故［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2008.

Analysis and Disposal for Dynam ic Balance of the Power Plant

HE Xiaofeng
（Jiangsu Frontier Electric Technologies Co.，Ltd.，Nanjing 211102，China）

In order to illustrate the analyzing process of the unbalanced axial position of the generator，a case of analysis and the treatment of the generator balance is introduced.The case involves the initial judgment of unbalanced axial position，the determination of unbalance axial position after the first time balancing，and the influence law of balancing to this type of units. Through trial balancing，the unbalance part is located in the generator rotor，which balancing on the generator rotor achieves good results.Through this case，the general method of determining the unbalancing axial position，especially with an overhanging end rotor is found，and balancing features of this type of generators is also got.

generator；vibration；dynamic balance

TM311

B

1007-9904（2016）04-0068-02

2015-10-06

何小鋒（1983），男，工程師，從事旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)及故障診斷研究工作。