余壓發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)剛度不足故障的分析與處理

趙　劍,張　劍

余壓發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)剛度不足故障的分析與處理

趙劍,張劍

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)機(jī)動(dòng)部,山東萊蕪271104)

介紹了余壓發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)剛度不足的故障,通過(guò)對(duì)機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果的診斷,分析了其原因,消除了故障,保證了設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

余壓發(fā)電;剛度;故障;處理

1　故障現(xiàn)象

耀華魯信15 MW燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)，采用青島捷能汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的補(bǔ)氣式汽輪機(jī)，型號(hào)：BN15-1.4/0.9。該機(jī)組與發(fā)電機(jī)為剛性聯(lián)軸器連接，2#、3#軸承與聯(lián)軸器在一個(gè)軸承箱中，為落地式軸承座。自2012年6月22日正式運(yùn)行，前期運(yùn)行情況較好，但運(yùn)行約2個(gè)月后，該機(jī)組2#軸瓦振動(dòng)呈逐漸增大趨勢(shì)，機(jī)組儀表監(jiān)控垂直方向瓦振由之前不到10滋m增至30滋m左右。

安裝單位先后進(jìn)行了多次調(diào)整，不但沒(méi)處理好而且呈現(xiàn)繼續(xù)逐漸上升的趨勢(shì)，實(shí)測(cè)水平方向振動(dòng)達(dá)到90滋m。對(duì)各軸承的接觸面、間隙、緊力、中心進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)每次檢查其測(cè)量值均有變化，2#聯(lián)承軸器螺栓為柱銷(xiāo)結(jié)構(gòu)，配合柱銷(xiāo)面出現(xiàn)嚴(yán)重拉毛的問(wèn)題，利用燒結(jié)機(jī)檢修的時(shí)機(jī)再次檢查，根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整，發(fā)電機(jī)側(cè)抬高0.2 mm,配鉸螺栓孔，更換了螺栓。投運(yùn)后機(jī)組振動(dòng)繼續(xù)上升，安裝人員再次檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)又高了0.1 mm，所以對(duì)2#軸承進(jìn)行了調(diào)高處理，下瓦枕抬高0.1 mm，上瓦增加0.1mm緊力。結(jié)果，機(jī)組振動(dòng)急劇升高。由于汽輪機(jī)側(cè)的振動(dòng)始終表現(xiàn)最嚴(yán)重，廠家技術(shù)人員懷疑汽輪機(jī)存在問(wèn)題，于是進(jìn)行了單試，然而汽輪機(jī)單試振動(dòng)正常。聯(lián)動(dòng)整體仍然振動(dòng)高甚至不能定速。

2　振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷

萊鋼機(jī)械設(shè)備故障診斷中心通過(guò)運(yùn)行期間的監(jiān)測(cè)和檢修調(diào)整的跟蹤，采集了大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，感到該故障非常棘手。欲使機(jī)組的振動(dòng)達(dá)到良好的水平，通常從兩個(gè)方面著手：

(1)盡量調(diào)整好軸系的平衡狀態(tài)，減少擾動(dòng)力；

(2)在設(shè)計(jì)、制造和檢修的各個(gè)階段，應(yīng)該使機(jī)組具有良好的抗振性能。剛度越大，抗振能力越強(qiáng)。

從圖1所示頻譜圖、波特圖看，全部都是一倍頻成分，振動(dòng)相位穩(wěn)定，隨轉(zhuǎn)速的增高而增大。首先考慮采用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡進(jìn)行振動(dòng)壓制的方法，盡量調(diào)整好軸系的平衡狀態(tài)，以減少擾動(dòng)力。經(jīng)動(dòng)平衡先后分別加配重180g蟻216、283g蟻166、360g蟻199，效果都不理想。于是考慮處理分析的方向出現(xiàn)了偏差，隨即對(duì)動(dòng)平衡中做的起機(jī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行認(rèn)真的技術(shù)分析。

從剛度的角度進(jìn)行分析，決定轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)剛度的因素包括結(jié)構(gòu)剛度和結(jié)合剛度兩個(gè)方面。

結(jié)構(gòu)剛度：它取決于轉(zhuǎn)子和支撐部件的材料、幾何尺寸和形狀，是設(shè)計(jì)和制造階段所決定的，現(xiàn)場(chǎng)難以改變；

圖1　振動(dòng)頻頻譜圖、波特圖

結(jié)合剛度：取決于支撐部件之間的結(jié)合狀況，這是檢修和運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常遇到的。軸承座通過(guò)螺栓與基礎(chǔ)連接。軸承座的重量通過(guò)臺(tái)板和墊鐵傳遞給基礎(chǔ)。連接螺栓松動(dòng)、軸承座與臺(tái)板接觸不好、墊鐵松動(dòng)、膨脹不暢、結(jié)構(gòu)形式等等均有可能導(dǎo)致支撐剛度的降低,見(jiàn)圖2。

圖2　軸承座受力示意圖

通過(guò)波特圖發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)：

(1)2#、3#軸承水平振動(dòng)同相位

(2)2#、3#軸承垂直振動(dòng)反相，3#瓦垂直始終不高。

(3)2#、3#軸向振動(dòng)基本一致，相位同相。

(4)2#軸瓦水平17mm/s蟻122、垂直16mm/s蟻104、軸向15.4mm/s蟻106，振速、相位均基本一致。角度差不超過(guò)蟻20毅。（結(jié)構(gòu)局部共振的典型特征）

(5)聯(lián)軸器螺栓拉毛嚴(yán)重。

(6)兩次檢查調(diào)整，相當(dāng)于電機(jī)側(cè)高了0.3 mm。

通過(guò)振動(dòng)值、相位關(guān)系的測(cè)量形成了該軸承箱的振動(dòng)形態(tài)。既然不是動(dòng)平衡故障，所以判斷：

(1)機(jī)組尤其2#軸承處存在嚴(yán)重的剛度低的現(xiàn)象。

(2)機(jī)組安裝存在嚴(yán)重問(wèn)題。

根據(jù)結(jié)構(gòu)剛度低的判斷，對(duì)軸承座四角進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)。再次起機(jī)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到500 r/min時(shí)就發(fā)現(xiàn)臺(tái)板西南角(從機(jī)頭看2#軸承左側(cè))振動(dòng)明顯高于其他三角。當(dāng)定速3000 r/min時(shí)，該處振動(dòng)與2#軸承垂直振動(dòng)同相位，同數(shù)值，甚至更高,見(jiàn)圖3。

圖3　軸承座臺(tái)板4腳在500r/min時(shí)垂直振動(dòng)波形比較

診斷結(jié)果：

(1)2#、3#軸瓦，軸承箱各零部件的接觸配合不達(dá)標(biāo)，需進(jìn)一步調(diào)整。

(2)軸承箱底部臺(tái)板有嚴(yán)重的軟腳現(xiàn)象。

(3)由于松動(dòng)、軟腳，工作中心偏移，對(duì)聯(lián)軸器螺栓產(chǎn)生剪切，這是螺栓拉毛的直接原因。

3　處理情況

3.1由于機(jī)組大修工作量大，對(duì)中間軸承座存在軟腳現(xiàn)象的部位清除二次灌漿層，檢查發(fā)現(xiàn)二次灌漿層不是一次澆筑的，有明顯的分層現(xiàn)象。該角的墊鐵組有兩塊楔鐵和一個(gè)平墊鐵組成，楔鐵之間進(jìn)行了點(diǎn)焊防松，與平墊鐵沒(méi)有點(diǎn)焊。2#軸承正下方的墊鐵由于安裝時(shí)不便施工，安裝單位沒(méi)有按技術(shù)要求安裝。該墊鐵處在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心線的正下方，是機(jī)組承受負(fù)荷最高的區(qū)域之一，而在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)沒(méi)有考慮如何安裝調(diào)整。因條件所限這次沒(méi)有處理，重新對(duì)4個(gè)地腳螺栓附近進(jìn)行清理，在螺栓旁各增加了一組墊鐵。對(duì)二次灌漿層使用合格灌漿料一次澆注。3.2嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行安裝，各處間隙、緊力、接觸面積、機(jī)組中心均達(dá)到技術(shù)要求。

4　處理結(jié)果

處理前后振動(dòng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2。

表1　測(cè)量各點(diǎn)1倍頻振動(dòng)及相位mm/s蟻毅

表2　處理前后的通頻振動(dòng)比較

處理后機(jī)組振動(dòng)明顯好轉(zhuǎn)，各方向振動(dòng)均在3.5 mm/s，振動(dòng)位移30滋m以下，滿(mǎn)足振動(dòng)要求。

5　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)該故障的處理過(guò)程，認(rèn)識(shí)到相位在振動(dòng)分析中的作用，對(duì)于區(qū)分平衡、結(jié)構(gòu)松動(dòng)是有很大的幫助的。為了保證機(jī)組的安全運(yùn)行，在設(shè)備的設(shè)計(jì)制造、安裝和運(yùn)行中都必須做到嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求，這些因素均能從機(jī)組的振動(dòng)上表現(xiàn)出來(lái)。汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性，在很大程度上是由機(jī)組的振動(dòng)狀態(tài)來(lái)決定的，只要在振動(dòng)出現(xiàn)的初期及時(shí)發(fā)現(xiàn)，做到準(zhǔn)確的分析，就能做到及早排除故障穩(wěn)定運(yùn)行。另外，在處理此類(lèi)故障的過(guò)程中應(yīng)做全面的考慮，對(duì)盡量多的懷疑點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量采集，綜合考慮可以提高判斷的準(zhǔn)確性和效率。

Analysis and Treatment of Insufficient Rigidity of the Foundation for Top Pressure Power Generator

Zhao Jian,Zhang Jian
(The Equipment Department of Laiwu Iron and Steel Group,Laiwu,Shandong 271104,China)

The problem of insufficient rigidity in the foundation of top pressure power generator is introduced.Through diagnosis of vibration measurements of the generating unit, the cause of the problem was analyzed and the fault was eliminated,ensuring stable opera原tion of the equipment.

top pressure power generation;rigidity;fault;treatment

TM31

B

1006-6764（2014）10-0045-03

2014-08-05

趙劍(1976-)，男,大學(xué)本科學(xué)歷,工程師,現(xiàn)從事設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)管理工作。