1 000 MW機組一次風機電機振動增大原因分析與處理

曹景芳

(華電國際鄒縣發電廠，山東 鄒城 273522)

1 000 MW機組一次風機電機振動增大原因分析與處理

曹景芳

(華電國際鄒縣發電廠，山東 鄒城 273522)

某電廠1 000 MW機組YKK710-4W型一次風機電機大修后振動合格，在運行3個月后振動開始增大并持續增長，振動超標，嚴重威脅機組的安全、穩定運行。通過振動診斷分析和電流頻譜分析，找到振動增大的根本原因是找正不合格，找正調節墊片接觸面積小。經重新找正并更換尺寸合適的墊片，避免了故障進一步擴大及更換電機的“過度檢修”，縮短了檢修時間，節約了檢修成本，有力地保障了設備的安全。

YKK710-4W型一次風機電機； 振動診斷；電力頻譜分析；調節墊片

0 引言

一次風機是火力發電廠鍋爐風煙系統的重要設備，主要是供給磨煤機干燥燃煤和輸送煤粉所需的熱風、磨煤機調溫風(冷風)，用來輸送和干燥煤粉，并供給燃料燃燒初期所需的空氣。某電廠#8機組為1 000 MW機組，一次風系統配置有2臺50%容量的PAF19-12.5-2型動葉可調軸流式風機，配套電機為YKK710-4W，額定功率為2 400 kW，額定電壓為10 000 V，額定電流為166.6 A，轉速為1 492 r/min，絕緣等級F，冷卻方式1C611，湘潭電機股份有限公司制造。電機支承方式為電機軸瓦安裝在端蓋上。

#8機組A一次風機電機在2014年大修中解體檢查發現以下問題：(1)定子有2根槽楔出現松動、磨損現象；(2)電機冷卻器通風管輕微堵塞；(3)電機定子繞組、轉子鐵芯油污多，電機底部存積大量油泥；(4)電機引線絕緣強度較弱，電機長時間運行引線容易老化、發熱、斷裂。大修中進行了以下處理：(1)電機解體，對冷卻器、定子繞組、轉子進行清理；(2)更換槽楔墊條，重新打緊槽楔；(3)對電機引線加裝絕緣熱縮管；(4)加裝軸瓦密封管道。

大修后振動值合格，試運行記錄：“啟動A一次風機，進行A一次風機最大出力試驗。04：10#8爐A一次風機動調指令100%，位返100.3%，電流147.2 A(額定電流166 A)。05：50 A一次風機電機電流81 A，就地測量A一次風機電機負荷側振動值為水平66 μm、垂直44 μm 、軸向65 μm。電機非負荷側振動值為水平32 μm、垂直18 μm 、軸向23 μm。A一次風機風殼振動值為水平20 μm、垂直18 μm 、軸向16 μm(標準≤85 μm)。”與大修前振動值相近。

1 故障現象

在運行3個月后，發現A一次風機電機振動值逐漸增大，直至振動超標，運行記錄：“A一次風機電流91.7 A，動調開度66.7%，風機軸承溫度無變化，就地檢查風機運行正常。測量風機機殼振動值為水平36 μm、垂直15 μm、軸向17 μm。電機負荷側軸承振動值為水平96 μm、垂直40 μm、軸向90 μm。非負荷側軸承振動值為水平93 μm、垂直36 μm、軸向80 μm(合格標準≤85 μm)，電機軸承振動不合格。”電機振動情況見表1。

2 原因分析

為查找電機振動增大的原因，對該一次風機電機進行了振動測試和電流頻譜測試。

2.1 振動診斷分析

采用振動分析儀CX7進行振動測量分析。電機主要振動頻率為電機的工作頻率及其諧波頻率，其中以1倍、2倍轉速頻率幅值較為突出，如圖1～2所示。風機端主要振動頻率為1倍、2倍、4倍轉速頻率，如圖3所示；時域波形圖為M形狀，如圖4～5所示。

進一步將測量點下移，對電機4個角的電機底腳、臺板進行差別振動測試，測量工具為Vm-63a，結果見表2。

從表2中可以看出，垂直方向各部位電機底腳與臺板振動差別較大，一般來說，測點上下標高差在100 mm以內的2個連接部件，在連接緊固的情況下，振動差別應小于5 μm，而該電機4個角底腳與臺板之間的差別振動均在30 μm左右，用手摸電機與臺板之間的連接處，4個角處均有明顯“咬手”現象，說明電機存在A型機械松動的“虛腳”問題。現場可以觀察到找正時所使用的墊片遠比電機底座與臺板的接觸面面積小。

表1 電機振動位移

表2 電機振動位移 μm

圖1 電機自由端軸瓦頻譜

圖2 電機驅動端軸瓦頻譜

圖3 風機驅動端軸承頻譜

圖4 電機自由端軸瓦時域波形

圖5 電機驅動端軸瓦時域波形

綜合上述分析電機振動具有以下特征。

(1)電機振動值不穩定。

(2)電機主要振動頻率為電機的工作頻率及其諧波頻率，其中以1倍、2倍轉速頻率幅值較為突出。

(3)電機自由端及驅動端軸瓦時域波形為M形。

(4)風機端主要振動頻率為1倍、2倍、4倍轉速頻率。

(5)電機底腳與臺板結合面處存在明顯的“虛腳”即連接松動。

特征(2)說明存在不平衡、不對中、彎曲、A型機械松動等可能；特征(1)，(3)，(4)，(5)說明軸系存在不對中、連接松動問題。結合電機軸瓦安裝在端蓋上情況分析，由于找正所用的墊片與電機接觸面積小，電機出現“虛腳”，造成電機轉子長時間運行后出現輕微彎曲，表現出不對中、彎曲、松動特征。造成電機振動增大的根源在于找正不符合標準[1]。

2.2 電機電流頻譜測試

為分析電機是否存在電氣故障[2]，對電機進行了電流頻譜測試。

在測量電流頻譜的同時測量電機的實際轉速，該時電機的實際轉速為1 496.9 r/min，計算電機的極通過頻率，該電機為4極電機，磁極對數為2。測量時實際工作電流頻率為49.99 Hz，計算同步轉速為1 499.7 r/min。

式中：ns為同步轉速，r/min；n為實際工作轉速，r/min；p為磁極對數。

以49.99 Hz為中心查找以0.187 Hz為間隔的邊帶，工作電流譜線與兩側的極通過頻率邊帶的幅值差為86.65 dB，如圖6所示。根據電流頻譜分析判斷的標準越小斷條的可能性就越大，幅值差大于55 dB以上沒有問題，若是在45～50 dB之間則電機轉子條裂紋可能在發展或存在高阻接點問題，若小于40 dB則存在轉子條裂紋或斷條和高阻接點問題就比較肯定。

圖6 電機電流頻譜

根據以上判斷標準，#8鍋爐A一次風機電機無斷條等明顯電氣故障。

2.3 綜合診斷結論

綜合振動和電流頻譜分析，A一次風機電機本體部分無明顯異常。電機振動逐漸增大的根本原因在于找正時所采用的墊片小，電機底座與臺板的接觸面積小，造成電機支承剛度差。而且電機軸瓦安裝在端蓋上支承較弱，長時間運行后電機轉子出現輕微彎曲。

3 處理措施

根據電機振動的發展情況，電機和風機檢修人員開始時都認為是電機存在問題，做好了更換電機的準備工作。后經振動診斷人員分析對A一次風機電機進行重新找正，重新制作尺寸大小合適的墊片。

因軸流式風機帶有中間軸，在找正時需注意以下事項。

(1)找正的目的是使一轉子軸的中心線為另一轉子軸的中心線的延續線。因為兩個轉子的軸是用聯軸器連接，所以只要聯軸器的兩對輪中心線是延續的，那么兩轉子的中心線也就一定是一條延續的線。要使聯軸器的兩對輪中心是延續的，則必須滿足以下兩個條件：一是使兩個對輪中心重合，也就是使兩對輪的外圓重合；二是使兩對輪的結合面(端面)平行(兩中心線平行)。

(2)電機找正前首先要按照銘牌標志測出磁力中心位置，在電機聯軸器上做上標記，以避免找正后磁力中心偏移導致電機軸瓦振動大和軸瓦溫度高。為了找正準確，一般在找正好的電機與臺板上打上定位銷來準確定位。

(3)一般軸流風機電機軸瓦存在竄動量，因此找正時經常竄軸，應準備內外聯軸器百分表各兩塊。百分表的打表方向為同向，最好方式為表打在朝電動機一側，防止存在半聯軸器記錯數據的問題。

(4)電機找正順序：先調左右后調上下，先調遠的后調近的，先調面距后調圓距。

(5)電機找正采用粗找與精找兩個步驟，調整電機要用頂絲，不準用大錘敲打。

(6)科學計算：分別測量出第1聯軸器與電機前后地腳的距離，第2個聯軸器與電機前后地腳的距離，根據相似三角形原理算出第1個聯軸器直徑與電機前后地腳的倍數，按照數據得出所加或減少的墊片，然后再將其進行疊加，計算的結果即是所需電機提升高度。

(7)電機所加墊片原則不應超過3片，與電機接觸面積不應低于80%，新安裝電機應該在電機與臺板之間預先加裝3 cm厚的墊片，然后再對臺板進行找正，最后進行二次灌漿。

經重新找正并更換合適墊片后，振動合格，電機振動增大缺陷消除，在動調開度50.8%，A一次風機電流69.5 A，電機負荷側軸承振動值水平57 μm、垂直38 μm、軸向54 μm，非負荷側軸承振動值水平33 μm、垂直21 μm、軸向36 μm(合格標準≤85 μm)工況下，電機軸承振動合格，運行近兩年來一直振動穩定。

4 結束語

采用振動診斷技術和電流頻譜分析技術，找到了一次風機電機振動異常增大的故障原因，進行針對性的處理，避免了更換電機的過度檢修，節約了檢修成本，縮短了檢修時間。

[1]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.

[2]楊智， 張新武，何新.電流頻譜分析在電動機故障診斷中的應用[J].內蒙古石油化工,2007,33(8):52-54

(本文責編：齊琳)

TK 223.26

B

1674-1951(2017)03-0036-03

2016-10-12；

2016-12-11

曹景芳(1976—)，女，山東汶上人，高級工程師，從事振動診斷與分析方面的工作(E-mail:caojf5661@qq.com)。