發電機機械振動原因的分析與處理方法

朱春波，薛　弘，羅偉加，李劍榮

（韶鋼工程技術有限公司設備檢修事業部， 廣東　韶關　512123）

生產實踐·應用技術

發電機機械振動原因的分析與處理方法

朱春波，薛弘，羅偉加，李劍榮

（韶鋼工程技術有限公司設備檢修事業部， 廣東韶關512123）

淺述了韶鋼煉鐵部7號煤氣透平發電機組發電機（TRT）由機械振動引發的故障現象。通過對容易發生機械振動的故障原因進行逐個分析和查找，并采取針對性的措施和方法對振動點進行逐個排除，取得了良好的效果。

發電機機械振動原因分析處理方法

1　發電機機械振動概況

自2014年6月以來，韶鋼煉鐵部7號高爐TRT煤氣透平發電機組勵磁端軸承座（4號）的水平振動、垂直振動、軸向振動在逐步增大，而且隨著發電機功率的增加，振動幅度也隨著增大，發電機一直處于報警狀態下運行。測得振動值分別是：垂直0.05 mm，水平0.06 mm，軸向0.08 mm。測得軸承溫度為63℃。原定于2014年7月進行7號TRT機組的年修計劃，由于7號高爐年修計劃的改變，被迫改定于2015年2月7號與高爐年修同步，機組一直帶病運行。至2015年1月16日中班，發電機勵磁端軸承座振動值突然升高，見表1。圖1為表1中各振動值測量點示意圖。

表1　手持測振儀測量機組振動記錄一　μm

韶鋼煉鐵部點檢站人員根據軸承座振動數據分析，懷疑4號軸承座的緊固螺絲因長期振動被拉長造成松動，引起軸承座振動幅度加大。決定逐個更換4號軸承座的4只M36螺絲，隨后更換4個地腳螺絲并緊固，重新開機。開機后隨著機組速度的逐步提升，發電機的振動幅度仍不斷增大（詳見表2），當提速至2 600 r/min時，整個機組產生晃動，發電機勵磁端軸振動速度達28.3 mm/s，聯軸器端軸振動速度達12.5 mm/s，機組被迫緊急停機。

圖1　發電機軸承座振動測量點示意圖

表2　手持測振儀測量機組振動記錄二　μm

經分析知，由于更換地腳螺絲后，軸承座位置發生了變化，破壞了機組原有的對中狀態，造成機組振動幅度增大，設備故障更加劣化，最終停機。隨后定于2015年1月17日進行檢修，排除設備故障，在1 月20號恢復發電生產。

2　機械振動原因的查找與分析

2.1機械振動原因的查找

7號TRT發電機新轉子是于2013年1月31日向沈陽發電機制造廠定制回廠并被存放到韶鋼備件庫的。到現場看轉子時，轉子在長21 m的大拖頭車上，箱體主軸支撐的枕木已經斷開，轉子是被傾斜運輸到現場（如圖2所示）的，轉子在支撐枕木斷裂后，與另外一個枕木發生碰撞（如圖3所示）。

圖2　運輸現場一

圖3　運輸現場二

新轉子是于2013年7月年檢修時被更換的，但在試機時就發現發電機兩端軸承座振動速度偏大，聯軸器端1.83 mm/s，勵磁端2.17 mm/s。經過多次檢查和調整仍然沒有改變。因此，不排除在運輸途中由于保護不當使轉子受損而造成轉子出廠前的動平衡精度被破壞。

隨著生產的延續，發電機勵磁端軸承座振動幅度不斷增大。這說明，發電機振動原因還未找到，設備故障一直存在并不斷劣化。2015年1月17日，利用3 d的檢修時間針對可能造成發電機振動的故障原因進行查找和排除。

2.2機組軸線對中的檢測

依據7號TRT機組安裝對中找正要求。使用激光對中儀檢測，將檢測數據與2014年7月20日修后的數據比較（見表3），可以看出7號TRT發電機組的軸線對中已經發生了很大的變化。分析變化原因有二：一是發電機的長期振動造成緊固件發生了松動；二是由于2015年1月16日中班對發電機4號軸承座底座螺絲進行逐個更換，使軸承座原有的彈性變形應力釋放了出來，破壞了機組原有的軸系對中，這是造成機組振動突然增大的主要原因之一。

2.3發電機徑向支承滑動軸承的檢測

拆卸發電機兩端軸承座上蓋及徑向支承滑動軸承，檢測滑動軸承的間隙和上蓋緊力和磨損狀況，靠聯軸器端（3號）軸瓦運行情況良好，但勵磁端（4號）下軸瓦60°～90°的位置有一處25 mm×25 mm的嚴重磨損痕跡并存在兩處裂紋（見圖4、圖5）。

分析原因有三：一是由于長期（運行了7年）受到轉子振動產生的交變力的影響使潤滑軸瓦材料發生質的退化；二是軸承座與轉子軸線存在不平行或不垂直；三是在裝配滑動軸承時還沒有盤順轉子就壓緊軸承上蓋，使軸瓦被壓偏，這也是造成機組振動軸瓦溫度偏高的原因之一。

表3　檢修前后對中檢測數據對比　mm

圖4　圖片1

圖5　圖片2

2.4發電機軸承座和底座地腳螺絲的檢查

使用大錘和敲擊扳手檢查發電機底座地腳螺絲，有11支地腳螺絲存在松動現象。勵磁端軸承座與底座絕緣良好，底座與軸承座相配的兩塊焊接加強平墊板有滲油現象，用裂紋滲透劑檢查發現焊縫有裂紋（見圖6、圖7）。對兩塊加強平墊板與底座的焊接采用包圍平角焊，容易產生鋼板之間的間隙和焊接應力，在發電機長期振動的工況下，鋼板之間產生共振，焊接內應力釋放，加之焊接質量差，產生焊縫裂紋，共振加大，也是發電機振動的原因之一。

圖6　圖片3

圖7　圖片4

2.5發電機轉子、勵磁機及硅整流盤的檢查

拆卸發電機和勵磁機防護罩，檢查和檢測發電機和勵磁機的空氣間隙及發電機轉子、勵磁機、硅整流盤上的平衡塊有無松動移位的狀況，并與2013年7 月22日修后數據作比較，見下頁圖8、圖9以及表4。

通過數據比較可以看出發電機和勵磁機的空氣間隙發生了變化，說明發電機轉子支承軸承座發生位移，破壞了原有的軸系對中，是造成機械振動的主要原因之一。

用目測、手搖、紫銅棒輕敲的方法檢查發電機轉子和硅整流盤上的平衡塊有無松動移位的狀況，發電機轉子上的平衡塊沒有松動跡象，而硅整流盤兩側共17塊平衡塊出現了松動和位移現象（見下頁圖10、11）。

圖8　2013年7月22日修后發電機空氣間隙（mm）

圖9　2015年1月17日修前發電機空氣間隙（mm）

表4　勵磁機空氣間隙　mm

圖10　圖片5

圖11　圖片6

硅整流盤材料主體是鋁合金，根據以往檢修記錄知，對硅整流盤只做過單體動平衡，從未將其套裝在發電機轉子上做整體動平衡，這樣就降低了發電機轉子的平衡精度，這也是造成機械振動的原因之一。

3　修復措施與方法

通過對發電機系統的檢查和檢測，找到了造成發電機組機械振動的五個關聯因素并采取針對性的修復方法。

1）重新檢查和緊固發電機組的地腳螺絲。

2）對底座與軸承座相配的兩塊加強平墊板用螺栓壓緊后對焊接裂紋進行補焊。

3）對發電機勵磁端支承滑動軸承進行修復，重新調整軸承座，研磨瓦背和瓦面、檢測調整軸承頂間隙、側間隙、壓蓋緊力，達到技術要求。

4）對硅整流盤兩側出現的松動和位移共17塊平衡塊進行復位和緊固。

5）以透平機為基準，重新調整發電機的軸線對中，達到技術要求范圍。

6）重新檢測調整發電機、勵磁機的空氣間隙，達到技術要求范圍。

7）按照機組裝配技術要求和規范，對機組進行清洗回裝后按機組試車要求進行準備。

4　修復過程與效果

2015年1月20日中班，對7號TRT進行了不帶負荷試機，符合要求后投入發電生產。期間所檢測數據如表5所示。

表5　手持測振儀測量機組振動（雙振幅）記錄一　μm

根據7號TRT試機和并網發電運行所檢測的數據來對比分析，機組的運行狀況基本恢復到2013 年7月年修后的狀態，可以進行發電生產。但是，從發電機運行狀況和所檢測的數據來分析，發電機轉子的軸振動速度依然偏大（3號2.58 mm/s、4號2.08 mm/s），這說明發電機轉子依然存在動不平衡，如果不進行徹底處理，還會引發設備故障。

根據高爐透平發電機的動力來源于高爐煤氣軸流透平機，由于受到高爐冶煉工況的影響，轉數相對不穩定，而且開停一次機都要開停一次煤氣截止閥，影響高爐生產的正常運行。由于電氣控制的原因，發電機不能反接作為電動機使用，經過設備管理部門決定，利用2015年2月7日后7號高爐年修時間較長的機會，將發電機轉子和硅整流盤送到陜西鼓風機廠做整體動平衡。

2015年2月28日，電機轉子在陜西鼓風機廠做整體動平衡返回后，按照機組裝配技術要求和規范，對機組進行調試、清洗回裝后按機組試車要求進行準備。3月7日，進行了試機，符合要求后，投入發電生產。期間所檢測數據如第117頁表6所示。

根據7號TRT試機數據和并網發電運行所檢測的數據的對比分析知，機組的運行狀況良好，說明此次對發電機的檢修達到了良好的效果。

表6　手持測振儀測量機組振動（雙振幅）記錄二　μm

5　結語

此次對7號高爐TRT機組發電機的檢修，從容易發生機械振動的故障原因進行逐個分析和查找，采取針對性的措施和方法對振動點進行逐個排除，取得了良好的效果，為今后高爐煤氣透平發電機組（TRT）的檢修積累了寶貴經驗。

（編輯：胡玉香）

Analysis and Treatment Measures on Reasons of Mechanical Vibration of Electric Generator

ZHU Chunbo，XUE Hong，LUO Weijia，LI Jianrong
（Equipment Maintenance Department of Shaogang Engineering Technology Co.，Ltd.，Shaoguan Guangdong 512123）

This paper indicates the phenomena of mechanical vibration faults of the TRT in NO.7 ironmaking department.By analysis and finding the cause of the problems of mechanical vibration one by one，corresponding measures and methods are adopted to correct the vibration，which got good results.

generator，mechanical vibration，reason analysis，treatment measure

TM31

A

1672-1152（2016）04-0081-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.04.28

經驗交流

2016-08-09

朱春波（1981—），男，機械工程師，研究方向：冶金機械。