發電機組動平衡分析及處理

何小鋒（江蘇方天電力技術有限公司，南京　211102）

發電機組動平衡分析及處理

何小鋒
（江蘇方天電力技術有限公司，南京211102）

為說明發電機組現場不平衡軸向位置的分析判斷過程，介紹一臺發電機組動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，試加重后對不平衡軸向位置的判定，以及加重結果反映出的此類型機組的影響規律。通過試加重，判斷該發電機質量不平衡部位在發電機轉子上，在發電機轉子上進行加重取得了較好的效果。由該案例，得出了轉子尤其是帶外伸端轉子不平衡重量軸向位置判斷的一般方法，及該型發電機的外伸端加重特點。

發電機；振動；動平衡

1　機組概況

機組汽輪機為南京汽輪電機廠有限責任公司生產的雙壓（帶補汽）、可調抽汽凝汽式聯合循環汽輪機，汽輪機型號為LCZ60-5.7/1.57/0.58，發電機型號為QFW-60-2。汽輪機、發電機為兩支撐，勵磁機為懸臂梁結構。軸系支撐如圖1所示。

圖1　軸系支撐

2　分析處理過程

該機組調試啟機時4號瓦振動值便偏大，3 000 r/min時3號、4號瓦振動數據如表1所示，表中3X代表3號瓦X方向軸振，以此類推。帶負荷過程中，4X振動值穩定在120μm左右。

后續運行中，4號瓦振動值逐步爬升，后趨于穩定，至停機處理前，帶負荷及停機3 000 r/min時4X振動值均維持為160μm左右。停機前帶負荷時，3號、4號瓦振動數據如表2所示。

表1　調試3 000 r/m in時振動數據

表2　處理前帶負荷時振動數據

從振動上分析，4號瓦振動問題主要是不平衡所致，包括一部分原始質量不平衡和一部分不穩定質量不平衡［1］。在調試啟機時，4號瓦3 000 r/min時振動值便在100μm左右，主要為工頻成分，且較為穩定，這顯示發電機轉子存在一定的原始質量不平衡。在后續帶負荷過程中，4號瓦振動值有所爬升，最終穩定在160μm左右，這顯示發電機轉子存在一定的不穩定質量不平衡，與發電機轉子存在一定的熱態質量不平衡有關［2］。在排除較嚴重電氣故障后，現場一般通過熱態動平衡手段進行綜合處理。

調試啟機時3號、4號瓦發電機過一階臨界時振動數據如表3所示，此次處理前停機時3號、4號瓦發電機過一階臨界時振動數據如表4所示。

表3　調試過一階臨界時振動數據

表4　處理前過一階臨界時振動數據

過一階臨界時，3號、4號瓦振動值均較小，表明發電機一階平衡情況較好［3］，3 000 r/min及帶負荷工況下，3號瓦振動值不超過80μm，主要是4號瓦振動值較大，從振型分解情況來看，其同向分量與反向分量均較大，處理前停機時，同向分量67μm，反向分量95μm。分析有可能是勵磁機轉子存在一定的質量不平衡［4］，且考慮到勵磁機風扇處加重較發電機轉子內部加重方便，決定先在勵磁機風扇處進行試加重。

表5　第一次加重后3 000 r/m in時振動數據

表6　第一次加重后帶負荷時振動數據

在轉子外伸端勵磁機風扇處加重192 g后，3號、4號瓦3 000 r/min、帶負荷及過臨界時振動數據分別如表5～7所示。

表7　第一次加重后過一階臨界時振動數據

對比第一次加重前后過臨界及帶負荷時振動數據，算出兩瓦工頻振動變化量如表8所示。

表8　第一次加重前后振動數據變化量

從加重后數據來看，該處加重對3號瓦影響較為明顯，對4號瓦影響較小；對工作轉速下振動影響較為明顯，對過臨界振動影響較小。且該處加重對3號、4號瓦的影響相互矛盾，無法通過在該處進一步加重來同時降低3號、4號瓦振動。

從試加重結果來看，分析質量不平衡應該是在發電機轉子上，需在發電機轉子跨內加重解決［5］。通過計算，針對3號、4號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，在發電機轉子兩端風扇平衡槽處加反對稱重325 g，加重后3 000 r/min及帶負荷時3號、4號瓦振動數據如表9、10所示。

表9　第二次加重后3 000 r/m in時振動數據

表10　第二次加重后帶負荷時振動數據

至此，發電機轉子3號、4號瓦反向不平衡量已降至較小，兩瓦振動水平均較好。如需要進一步降低3號、4號瓦振動水平，則需要在發電機轉子上加對稱重量，以降低3號、4號瓦的同向分量。

3　結語

從試加重情況來看，第一次對質量不平衡的軸向位置的預判有誤，該質量不平衡應該是發電機轉子內部，而不是外伸端勵磁機轉子上。對于不穩定質量不平衡，可以通過不穩定不平衡量出現前后相關軸瓦工作轉速及過臨界時的振動變化情況來判定，而對于原始質量不平衡，一般來說，只能結合各瓦過臨界及工作轉速振動情況進行初步分析，實際判定還是需要通過最后試加重結果來確定。

本次加重也說明，對于此類型發電機組，至少對于本臺機組而言，勵磁機風扇處加重，對于4號瓦軸振影響較小，對于3號瓦軸振則影響較為明顯，這和一般的帶外伸端轉子外伸端加重有所不同。

在外伸端第一次試加重后，對于3號、4號瓦工作轉速下振動值影響較大，而對于過臨界振動值影響較小，這反過來也可以印證對于不穩定不平衡軸向位置的判斷，即當不穩定不平衡出現前后，若工作轉速下振動值變化較明顯，而過臨界振動值變化較小時，則不穩定不平衡很可能是在轉子外伸端上。

［1］候仁炳，趙繼敏，夏鮮良.發電機轉子動平衡簡介［J］.電機技術，2015（3）：61-63.

［2］寇勝利.汽輪發電機的熱不平衡振動［J］.大電機技術，1985（5）：12-18.

［3］辛士紅，聶維東，陳德強.300MW汽輪發電機轉子二階質量不平衡振動分析與處理［J］.內蒙古電力技術，2011，29（6）：103-105.

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

［5］施維新，石靜波.汽輪發電機組振動及事故［M］.北京：中國電力出版社，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，從事旋轉機械振動監測及故障診斷研究工作。