河源電廠2號機組7.5m平臺振動原因分析

劉建偉

【摘 要】河源電廠2號機組系由哈爾濱汽輪機廠與日本三菱公司聯合設計生產的超超臨界600MW汽輪機，型號為CLN600-25/600/600。機組設有一個高中壓缸和一個低壓缸，及發電機和集電環，共7個軸承，汽輪機軸承座采用落地結構，軸瓦均采用可傾瓦結構。機組在7.5m平臺氫氣干燥器周圍振動達76微米，導致氫氣干燥器管道振裂多次，同時發電機振動較歷史數據略有增加，為分析問題，對7.5m和15m平臺進行測試，發現振動主要為工頻分量，附近的管道振動也是以工頻分量為主，平臺振動的主要頻率為50Hz，說明激振源來自機組。本文為處理平臺振動進行了相關的試驗。

【關鍵詞】振動測量；試驗；分析；處理

1 試驗目的

（1）在測試振動隨負荷、無功的變化，驗證發電機轉子對振動的影響；

（2）調整除氧器水位調節門管道對7.5m平臺的負載：試驗目的是驗證管道振動對平臺振動的影響；

（3）松發電機6瓦右側地腳螺栓：試驗目的是研究發電機地腳螺栓的緊力是否影響發電機膨脹，導致傳遞到臺板的振動加劇；

（4）在7.5m加配重塊：通過改變平臺的重量來改變其固有頻率，以求避開共振區。

2 振動測量系統

2號機組我廠TSI系統為Bently 3500，在1～7號軸承附近設置了互為垂直安裝（X為45L，Y為45R，鍵相垂直）的渦流傳感器測量軸頸處的相對軸振，并將數據傳至創為時地在線檢測系統對振動進行實時顯示。對本次測試在15米平臺及7.5m平臺安裝Bently9200型速度傳感器，與TSI緩沖輸出的振動送入Bently 208P DAIU型數據采集裝置，進行采集和分析。

3 振動試驗情況

3.1 帶負荷和空負荷及之間的關系

原始振動（500MW）

對比表2空載振動數據，發電機5、6號軸振在帶負荷后振動明顯增加，主要增加為工頻分量。

3.2 調整除氧器水位調節門管道對7.5m平臺的負載

2010年4月13日上午11：00，利用行車吊除氧器水位調節門管道，由于起吊部位不容易操作吊車力最大到4.5噸，測試過程發現7.5米平臺僅有幾個微米的振動變化。

3.3 松發電機6瓦右側地腳螺栓

2010年4月13日下午16：00，逐步松開發電機6瓦右側三個地腳螺栓，松螺栓過程發現螺栓緊力不大，松開后7.5m平臺振動未見改善。

3.4 發電機振動與7.5m平臺振動關聯性試驗

從2010年4月11日至14日的連續監測過程發現，7.5m平臺振動與發電機振動存在明顯的關聯性，變化趨勢保持一致，當負荷低時，發電機振動較低，7.5m與15m振動均隨之下降。7.5m平臺最低降至71微米。

3.5 在7.5m加配重塊

2010年4月14日在7.5m振動最大的部位加兩塊1200mm*850mm *260mm的配重塊，行車顯示每塊重量約800kg。加配重塊后，7.5m振動降至63微米，組織16個檢修人員站在配重塊上增加質量，振動降至56微米。

河源電廠2#發電機（600MW）運行中轉子出現異常振動，且振動幅值逐漸上升。從DCS上觀察轉子振動（5#和6#軸振）跟勵磁電流等數據曲線，轉子振動（5X、5Y、6X和6Y）與勵磁電流之間存在著明顯的正相關性。因此，懷疑2#發電機轉子存在匝間短路故障。

4 振動分析

對2號機組及平臺振動分析如下：

（1）平臺振動與發電機軸振關聯性很強，趨勢一致；

（2）在7.5m加配重塊后振動下降20微米，說明改變質量后可以輕微避開共振峰值；

（3）發電機帶負荷和空負荷之間及無功變化時對振動影響較大，且主要為工頻。因此，懷疑2#發電機轉子存在匝間短路故障。

5 后續處理

后來電廠將2#發電機停下來，在未抽轉子的情況下，對轉子進行了靜態下的轉子匝間短路故障檢測，主要進行了轉子繞組的電壓分布試驗。對轉子繞組施加交流電壓98.8V，各個線圈底匝線棒的電壓測量結果如表3所示。

從表3中數據可見，轉子的兩極繞組電壓分布情況良好，未見有明顯的不對稱現象。

將表3中的極1和極2的電壓差數據以曲線的形式繪出，以便觀察、比較兩者之間的關系。

從表3中的數據可以看出，2#發電機轉子在靜態下，其兩極各對應線圈之間的對稱性好。因此，從靜態下的試驗結果分析，判斷2#發電機轉子在靜態下不存在匝間短路故障。

顯然，2#發電機轉子動態下與靜態下的匝間短路診斷結果發生了矛盾。面對這樣一個矛盾的局面，參與分析的技術專家們在認真分析了轉子在兩種狀態下的受力情況后，堅持認為轉子繞組存在著不穩定的、動態的匝間短路故障，當轉子停下來后，由于動態時的應力消失，繞組會發生一定的位移，因此，很可能造成短路點隨著繞組位移的變化而消失。

隨后，轉子返廠進行處理。解體處理中，未發現明顯的匝間短路故障點。但發現個別繞組有一定的位移現象，個別匝間絕緣墊條有錯位現象，另外還有個別的絕緣墊條的邊沿也有磨損現象，均為可疑點。后來電廠的建議下，堅持對轉子繞組進行了徹底處理。轉子處理完畢返廠回裝入發電機定子膛內，啟機運行后，轉子的異常振動現象就消除了。從DCS上看，轉子振動也不再跟隨勵磁電流的變化而變化，它們之間的相關性也消失了。

在大修前的振動測試中發現，發電機振動隨負荷和無功變化明顯，說明發電機轉子存在一定的熱不平衡量，懷疑有匝間短路故障，返廠檢修未發現明顯短路點，但個別部件松動，對轉子重新裝配。

返廠后2012年7月23日晚23：00，機組首次修后啟動，各軸瓦振動均在優秀范圍內，7.5m平臺振動在15微米以下，符合安全要求。

6 結論

通過以上試驗及處理說明：轉子裝配質量問題是導致轉子出現熱變形的重要原因，轉子變形將導致轉子和定子間偏心的變化，導致定子振動增加，振動通過汽機平臺、立柱的傳遞也導致7.5m平臺振動。

【參考文獻】

[1]范鑫，秦建明，李明，等.超臨界600MW汽輪機運行方式的優化研究[J].動力工程學報，2012（05）.

[責任編輯：湯靜]