發電廠40MW汽輪發電機組勵磁機振動分析與故障處理

孫道坤

石橫特鋼集團有限公司 山東 泰安 271612

一、概述

石橫特鋼集團發電廠，新裝40MW汽輪發電機組分別由東方汽輪機廠、東方電機廠生產。整個軸系由汽輪機轉子、發電機轉子、勵磁機轉子等組成，中間用剛性聯軸器連接。軸系布置如圖1:

圖1 軸系布置圖

二、振動原因分析

2.1 由于軸向振動最大，懷疑基礎支撐剛度不足。在3000rpm時對軸承座進行振動檢測，如下圖:

圖2 #4瓦、#5瓦差別振動檢測(通頻值單位：um)

通過圖2振動數據看到，兩軸承壓蓋處垂直振動較大，基礎臺板與軸承座等連接處差別振動很小，也就是說軸承座與基礎臺板接觸良好，所以當初懷疑基礎剛度不足不成立。應該是軸瓦與軸承壓蓋之間過盈(緊力)不足。因此停機對#4瓦、#5瓦間隙、緊力進行復測。

檢查發現#4瓦、#5瓦間隙符合2D/1000，#4瓦瓦背與壓蓋之間存在0.02mm間隙，#5瓦瓦背與壓蓋之間存在0.01mm間隙。雖然東方電機廠技術要求#4瓦、#5瓦緊力均為±0.02mm，但是按傳統工藝，球面瓦緊力要求0-0.03mm。故決定在#4瓦頂部墊鐵下加0.05mm不銹鋼墊片，使#4瓦緊力達到0.03mm；在#5瓦頂部墊鐵下加0.03mm墊片，使#5瓦緊力達到0.02mm。調整后再次沖轉，并進行在線振動頻譜監測。

2.2 #4瓦、#5瓦頻譜分析 軸瓦緊力調整后，振動幅值并未降多少，效果不大。#4瓦、#5瓦振動均以1倍頻為主，1倍頻振幅占通頻值的90%以上且為同相振動。#4瓦垂直、水平等伴有高次諧波，#4瓦水平方向2倍頻超過40um。因軸承緊力已經調整，故不再考慮緊力不足原因，引起振動的只能是動不平衡及勵磁機與發電機靠背輪不同心。

三、采取措施

3.1 停機后連續盤車，待機組溫度降到100℃左右，停止盤車，檢測發電機與勵磁機兩靠背輪的晃度。將百分表分別打在發電機與勵磁機兩靠背輪水平位置，順時針盤動轉子360度，測量靠背輪連接后的晃度，讀數分別如下:

圖3 靠背輪晃度

對以上數據進行分析，發電機端靠背輪最大晃度值為1-5方向，40-5=35um。勵磁機靠背輪最大晃度值為1-5方向，30-0=30um。圖9所示兩靠背輪1點，發電機端讀數為40，勵磁機端讀數為-30，說明靠背輪連接后兩轉子軸線徑向跳動誤差為70um。勵磁機與發電機靠背輪連接后處于不同心狀態。

根據以上數據提處理意見:對勵磁機與發電機靠背輪找中心。找中心后再次測量靠背輪晃度，數據如下:

圖4 靠背輪找中心后的數據

3.2 盤車5小時后再次沖轉，檢測#4瓦、#5瓦振動情況。經過振動監測數據得知，垂直方向振動與軸向振動都降到了正常范圍之內，說明發電機與勵磁機中心誤差是造成振動的原因之一。但是水平方向振動值還沒有降到正常范圍之內，產生振動的根源還沒有完全消除。頻譜圖顯示，#4、#5瓦水平方向1倍頻。同時從#4瓦、#5瓦伯德圖看出，1508rpm是勵磁機轉子一階臨界轉速，一階臨界轉速下振動值#4瓦70um、#5瓦40um。說明造成振動的另一個因素是由勵磁機轉子一階不平衡殘余重量引起的。故決定對勵磁機轉子在一階臨界轉速下做現場動平衡。

3.3 動平衡過程

#4瓦在1508rpm時振動45∠45，#5瓦振動∠40，

同相分量為58.947∠41.9。光電傳感器與振動傳感器安

裝在水平位置

取同相分量58.947∠41.9作為原始振動A0，按一階振型分別在勵磁轉子兩端加重P=150∠131。沖轉到1508rpm時#4瓦振動12∠60，#5瓦振動21/57，臨界轉速下振動已經降到正常范圍內了。

四、總結

本機組故障特征很典型，主要有兩個原因造成了機組振動。一個是機組二次灌漿后勵磁機與發電機轉子靠背輪中心發生了變化，造成兩轉子不同心，轉子旋轉時靠背輪不同心形成擾動力。另一個，勵磁機轉子動不平衡造成的振動，屬勵磁機出廠前動平衡校驗不合格。