3#TRT發電機機組振動故障診斷及處理

張章

內蒙古包鋼（集團）電氣有限公司 內蒙古包頭 014010

TRT發電機機組裝置是利用高爐冶煉的副產品利用高爐煤氣所具有的壓力能及熱能使高爐煤氣通過透平機的做功，將其轉變為機械能再將機械能轉變為電能。3#TRT已經穩定運行一年多，到了保養周期，我公司對其進行為期7天的正常保養。在完成檢修后，由于啟機后1#瓦軸振振動值超標，沒有達到預期的檢修質量目標。本文通過對該機組起車振動問題分析診斷及處理過程進行論述。在這次檢修后，透平機1#振動值呈上升趨勢，并網發電后振動值上升達到報警值，隨著功率的上升，達到跳車值。不能安全穩定滿負荷長周期運行，影響正常的生產，造成發電量的損失[1]。

1 故障現象及其診斷

1.1 故障現象

起車過程中，振動值穩定，通過臨界轉速后，1#瓦的振動值，隨著轉速的升高，振動值持續的上升到3000r/min時，系統的軸振達到65μm，振動值較高外置的設備故障診斷系統1#瓦振動值也達到3.9mm/s。各瓦的振動值數據如表1和表2所示：

表1 轉速3000pm 振動值（單位：mm/s）

表2 轉速3000rpm 振動值（單位：μm）

發電機轉速穩定后，將投勵發電機的功率提升到4000KW后，振動值開始上升，內置軸振的振動值從65μm上升到70μm，外置的速度傳感器振動值也上升到4.8mm/s，4000KW1瓦的振動值數值已經達到86μm達到跳車值。隨著有功功率的，各瓦的振動值開始呈上升的趨勢，當達到滿負荷后，運行10多分鐘后1#瓦的振動值達到跳車值。通過4通道的故障診斷儀，采集到的1#瓦的數據，起1倍頻一直呈上升的趨勢。

1.2 故障診斷及其處理的過程

TRT發電機提升功率后，隨著功率的增加，振動值一直呈上升趨勢，振動值與其轉速的升高呈線性關系，振動值隨這轉速的升高，振動值呈線性增長。根據頻譜分析透平機的動平衡不良，發電機機組軸系動平衡不良，由于生產的需要，希望通過軸系高速動平衡，提高軸系平衡精度，以達到降低振動值的目的。通過在4瓦附近加裝平衡塊提高平衡精度，來降低1瓦的振動值。勵磁機整流盤在線動平衡校準數據與平衡后，試重45g在40°原始振動為6.63mm/s相位28°，校正286g 在83°校正后振動為1.25mm/s相位45°。1瓦70μm、2瓦44μm、3瓦41μm、4瓦42μm，。對轉子系統加裝平衡塊，提高整個軸系的平衡，使1#瓦的振動值達到標準范圍內。由于透平機轉子整個都在即可之內，所以在轉子發電機上進行平衡操作。在發電機轉子的勵磁上加裝平衡塊，由于磁拉力的作用，造成1#瓦振動值波動，效果較差。通過加裝平衡塊，改變了氣隙，氣隙的不均勻，導致勵磁轉子的磁密度的變化，因而產生一個磁拉力，隨著并網發電。負載的變化導致相應的勵磁電流的改變，實現動態的平衡。加裝的平衡塊改變了其原來勵磁的動態平衡，降低了平衡塊對1#瓦的影響，造成1#瓦振動值增加，達到跳車值，這也是造成并網后1#瓦的振動值波動的原因[2]。因在勵磁上加裝平衡塊沒有效果，因而決定在發電機轉子4#瓦的平衡槽內加裝平衡塊后，振動值并沒有明顯的降低，接近跳車值。通過頻譜分析1#瓦的振動值及其相位角的變化，說明在發動機轉子上加裝平衡塊也沒有效果，透平機的平衡性較差，通過在線平衡很難在發電機端提高整個軸系的平衡性。說明透平機可能存在較大的不平衡量。

2 故障處理

2.1 解體后發現的問題

通過頻譜分析，診斷認為引發發電機機組透平機1#瓦振動的原因為：①整個軸系動平衡性較差；②透平轉子的平衡性較差，且不平衡量較多；③滑動軸承有輕微磨損。

2.2 故障處理

整個軸系動平衡性較差，必須做高速動平衡來解決這一問題，考慮到整個整個軸系返廠做高速動平衡工期太長，費用昂貴，因此采取現場在線動平衡和離線動平衡相結合的方式進行動平衡，對發電機組軸系重新配重[3]。因次透平機轉子進行離線動平衡，且起車過程發電機側數據穩定，軸系不平衡問題僅僅通過調節發電機與勵磁機轉子的平衡問題即可解決整個軸系平衡。從新安裝后啟機運行，1瓦30μm、2瓦34μm、3瓦41μm、4瓦59μm。從起后，各瓦運行正常，就4瓦振動較大，決定在4瓦周圍進行，軸系動平衡。決定在勵磁機整流盤在線動平衡校準，平衡數據如下，試重45g在60°原始振動為5.6mm/s相位28°，校正176g在108°校正后振動為3.25mm/s相位45°。

3 結語

轉子在柔性狀態下，軸系能真實展現轉子在運行狀態下的振型，通過配重的調節可盡可能將軸系的節點與軸瓦的支點靠近，從而保證轉子的穩定運行。高速運行設備運轉過程中一旦軸系中有力偶的存在，再加低速動平衡配重的不嚴謹，很容易引起軸系的擾動。因此，在撓性轉子動平衡過程中，首先應對組成軸系的每個轉子進行動平衡校準，然后每個轉子組合后再進行整體平衡，盡可能避免轉子間產生力偶。由于工期太長，費用昂貴，因此采取現場在線動平衡和離線動平衡相結合的方式進行動平衡。以便達到縮短工期，穩定運行的目的。為以后遇到類似問題提供參考。