汽輪發電機6#大軸在線振值超標分析與處理

（四川鴻艦重機有限公司設備故障診斷中心，四川 攀枝花 617063）

汽輪發電機6#大軸在線振值超標分析與處理

唐安全

（四川鴻艦重機有限公司設備故障診斷中心，四川 攀枝花 617063）

介紹運用開機數據、頻譜分析、相位分析的方法，并結合旋轉機械的振動特征，指出了6#大軸在線振值超標原因，并成功消缺。

開機；振值；相位；頻譜分析；故障診斷

一、機組振動概述

攀鋼發電廠1#發電機為QF-100-2型，雙水冷，三相隱極式同步發電機，容量100MW。大軸振值超過150μm為一級報警（黃燈）；大軸振值超過200μm為二級報警（紅燈）。2010年10月大修后開機，6#大軸3 000r/min定速時在線振值6X為105μm，6Y為22μm，隨后振值呈上升趨勢，滿負荷時振值達209μm，已達2級報警（紅燈）。

在隨后的運行中振值較穩定，但機組在高振值下長期運行給設備的安全運行埋下隱患。2013年8月要對1#汽輪發電機機組進行大修，為了消除設備安全隱患，決定對6#大軸振動超標的原因進行分析，以利于檢修。

二、振動的診斷分析

設備簡圖及測點示意圖（圖1）

圖1 設備結構及測點分布圖

1#汽輪發電機在2010年8月18日開機定速3 000r/min（大修前），6#大軸的6X為75μm，6Y為15μm。2010年11月11日開機定速3 000r/min（大修后）6X為105μm，6Y為22μm，6X的振值比大修前上升了40%，6Y的振值上升了46%，這種現象不正常，說明機組存在某種故障。另外得知2010年大修前和大修后滿負荷時6#大軸的振動數據≥ 200μm。

2013年2月15日開機，從開機到滿負荷時的振動數據（見表1開機振值）可看出，6#大軸在盤車時（4r/min）6X的振值達10．75μm，6Y的振值達32．7μm；在低速500r/min時，6X的振值達79μm，6Y的振值達66μm；按國標GB/T11348．2—1997，在低速時（500r/ min以下）大軸的原始晃度不能超過一級報警的25%，國內機組大軸的原始晃度通常在20～30μm，而實際的振值超了1倍還多，且500r/min時的振值比盤車時的振值也上升了1倍多，由此說明6#大軸的原始晃度值太大，存在一種“假振”現象。造成大軸原始晃度太大的原因有幾種可能：大軸存在轉軸不圓度；轉軸表面機械損傷；電磁感應；同時還存在轉子低速動平衡質量低，殘余振動較大的問題。

表1 1#汽輪發電機6#大軸開機在線振值表

在隨后的升速過程到3 000r/min定速，振值呈緩慢增加趨勢，3 000r/min定速時6X的振值達101μm，6Y的振值達137μm；在帶負荷的過程中振值也呈緩慢增加趨勢，直到帶滿負荷，帶滿負荷時6X的振值達216μm，6Y的振值達197μm，在開機沖轉到3 000r/ min定速和帶負荷及帶滿負荷，振值均是呈緩慢上升趨勢直到滿負荷時振值達最大216μm，在隨后的運行中振值基本穩定在200μm至216μm，在這個過程中沒有發現其它振動特征。測試發電機轉子兩端垂直方向相位差為183°，水平方向相位差為168°，6瓦的垂直與水平方向相位差為280°，5瓦的垂直與水平方向相位差為284°，即軸瓦的垂直與水平方向相位差約90°；從相位分析，發電機轉子存在輕微不平衡，但這種不平衡是二階不平衡現象，這與沖轉過一階臨界轉速時（1 800r/ min左右）無明顯的振動共振峰值和3 000r/min時振動明顯增大的現象吻合（撓性轉子不平衡）。離線測試6瓦的水平方向振值為5．1mm/s，轉頻占主導（圖2），振值變化情況見表2，按振動標準（ISO2372），5瓦和6瓦的瓦振偏大，但還沒有超標，報警值為7mm/s；從頻譜和相位分析，發電機轉子存在輕微不平衡。從基礎測試數據看（圖3），存在輕微松動現象，這也說明了6瓦軸向的振值上升較快的現象（表2）。

圖2 6瓦水平方向頻譜圖

圖3 6#軸承座基礎振動值示意圖（mm/s）

表2 6#軸承離線振動監測值 mm/s

由于6#大軸的振動含有“假振”成分，故實際振動應扣除最基本的盤車時的“假振”成分32．7μm，或許還應扣除一部分低速（500r/min）時的振動，那么實際的最大振動值應小于183μm。這就與瓦振測試的結果相吻合了。

三、結論

6#大軸在線振值超標的原因是由于原始晃度過大及勵磁影響、發電機轉子存在輕微不平衡（剛性轉子部分）和二階不平衡（撓性轉子部分）造成的。目前運行時振值基本無變化，所以機組可正常運行。

在大修時，建議：

(1)檢查發電機轉子軸的不圓度、軸頸部位是否存在機械損傷及電磁感應；

(2)檢查6瓦基礎螺栓的緊固情況；

(3)對發電機轉子進行現場動平衡，提高發電機轉子的動平衡精度，降低不平衡激勵力，達到把振值降低到安全范圍內的目的。

1#發電機大修后，在2013年9月17日，經西安熱工院對1#發電機的發電機轉子做現場動平衡，在發電機轉子兩端的配重槽中按P5=-P6，360g∠175°/355°加配重，成功的將5X85μm，6X95μm的振動降到5X20μm，6X35μm，滿負荷時5X67μm，6X175μm，6X振值偏大，其原因是受電磁感應的影響，離線測試的振值也較小（表2）。從處理后的結果看，證明分析是正確的，避免了盲目處理帶來的停機損失。

[1] 寇勝利．汽輪發電機組的振動及現場平衡[M]．中國電力出版社．

[2] ENTEK IRD[J]．振動分析，1996．

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1671-0711（2014）05-0071-02

2014-02-17）