大型發(fā)電機(jī)端部振動(dòng)超標(biāo)的診斷及處理

謝子浩

（廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東珠海519050）

1 設(shè)備概述

JW電廠#4發(fā)電機(jī)系上海電氣電站設(shè)備有限公司上海發(fā)電機(jī)廠2006年生產(chǎn)出廠的水氫氫600 MW汽輪發(fā)電機(jī)，型號(hào)為QFSN-600-2，額定容量為667 MW，電壓為20 kV，電流為19 245 A；2007年2月10日通過168試運(yùn)行后正式投運(yùn)。#4發(fā)電機(jī)組投運(yùn)后發(fā)生過兩次重大故障，分別是：（1）2010-01-14T05：01，發(fā)生定子繞組接地故障，系定子端部繞組異常振動(dòng)引起，2月6日事故處理完畢后發(fā)電機(jī)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)正常；（2）2010-08-03 T00：24，再次發(fā)生定子繞組接地故障，原因與1·14事故相同。搶修結(jié)束后在#4發(fā)電機(jī)上加裝了一套北京華科同安的TN8000-FOA發(fā)電機(jī)定子端部振動(dòng)分析系統(tǒng)，分別對汽、勵(lì)兩側(cè)繞組端部的振動(dòng)進(jìn)行在線監(jiān)測。該裝置的12個(gè)光纖加速度傳感器安裝位置如下：汽端為32、4、18槽上層線圈端部的徑向；勵(lì)端分別安裝在上層的11、18、25、32、39號(hào)線棒和下層的16、30、37號(hào)線棒的端部。具體的安裝位置如圖1所示。

圖1 定子繞組端部振動(dòng)測點(diǎn)示意圖

#4發(fā)電機(jī)的定子端部測振系統(tǒng)自2010年9月9日投運(yùn)以來，L2測點(diǎn)（2W1引線徑向振動(dòng)）的振動(dòng)一直較高，而且有一定的上升趨勢。2011年2月21日#4發(fā)電機(jī)在600 WM負(fù)荷下，定子線圈勵(lì)磁端L2測點(diǎn)振動(dòng)高持續(xù)報(bào)警（255～275 μm）。從發(fā)電機(jī)定子端部振動(dòng)分析系統(tǒng)上位機(jī)的趨勢分析圖上看，當(dāng)L2測點(diǎn)的峰峰值為275 μm的時(shí)候，轉(zhuǎn)頻（50 Hz）幅值為268 μm，而二倍頻（100 Hz）幅值只有48 μm；自2012年1月16日開始，振動(dòng)則隨負(fù)荷的降低而升高，300～350 MW時(shí)L2測點(diǎn)的振幅最高達(dá)270 μm[1]，如圖2所示。

2 發(fā)電機(jī)端部振動(dòng)超標(biāo)的分析及處理

2.1 振動(dòng)超標(biāo)的原因

圖2 L2點(diǎn)振動(dòng)變化趨勢圖（2011年7月—2012年4月）

2012年4月24日09：30—10：30，對發(fā)電機(jī)振動(dòng)情況進(jìn)行了一次現(xiàn)場測試，定子繞組端部振動(dòng)數(shù)值如圖3所示。當(dāng)時(shí)運(yùn)行工況為有功功率600 MW時(shí)，振動(dòng)最大點(diǎn)為勵(lì)側(cè)下層16徑向振動(dòng)（L2點(diǎn)），通頻振動(dòng)達(dá)201 μm，由圖3可知，振動(dòng)以50 Hz轉(zhuǎn)頻振動(dòng)為主。

圖3 定子繞組端部振動(dòng)情況（2012年4月24日09：30—10：30）

定子繞組端部之所以出現(xiàn)50 Hz振動(dòng)值偏大的現(xiàn)象，主要有兩個(gè)方面的原因：一是空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速達(dá)到3 080 r/min時(shí)定子繞組端部振動(dòng)出現(xiàn)峰值，說明定子端部可能存在著50 Hz左右的固有頻率；二是轉(zhuǎn)子激振力通過軸瓦—端蓋—機(jī)座—總水管—絕緣引水管—定子繞組端部的傳遞，使端部振動(dòng)出現(xiàn)異常[2]。

2.2 缺陷處理

（1）為降低300 MW負(fù)荷時(shí)的定子繞組端部振動(dòng)，2012年4月25日做了一次定子冷卻水溫和氫溫調(diào)整試驗(yàn)，嘗試是否能因此而使得該工況下的定子繞組端部固有頻率避開50 Hz。試驗(yàn)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測定子繞組端部振動(dòng)情況，如圖4所示。

圖4 調(diào)整定子冷卻水溫試驗(yàn)時(shí)的振動(dòng)趨勢圖

由圖4可以看出，隨著負(fù)荷從600 MW降至364 MW，L2測點(diǎn)的轉(zhuǎn)頻振動(dòng)值增大，待到負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)，開始升高定子冷卻水溫，使定子進(jìn)水溫度從52℃逐漸提高到了58℃，并使出水溫度不高于600 MW時(shí)的出水溫度?？梢钥闯?，定子繞組的端部振動(dòng)對定子冷卻水溫較為敏感，隨著水溫的升高，振動(dòng)明顯下降。當(dāng)定子進(jìn)水溫度穩(wěn)定在58℃運(yùn)行時(shí)，L2測點(diǎn)的振動(dòng)僅為220 μm左右。

由此證明，通過調(diào)節(jié)定子冷卻水溫確實(shí)能改變端部固有頻率，使其避開50 Hz，從而降低振動(dòng)。

（2）為了能夠降低從機(jī)座傳遞至定子內(nèi)部的50 Hz激振力，從而進(jìn)一步降低定子繞組端部振動(dòng)，2012年4月25日和4月26日，依次在發(fā)電機(jī)的勵(lì)側(cè)和汽側(cè)冷卻器上進(jìn)行壓沙袋處理。汽、勵(lì)兩側(cè)各壓約1.8 t的沙袋后，由于質(zhì)量和阻尼的增加，機(jī)座振動(dòng)在轉(zhuǎn)子激振力穩(wěn)定的情況下有明顯下降。

處理后定子繞組端部振動(dòng)情況如圖5所示。

圖5 處理后定子繞組端部振動(dòng)情況

3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（1）汽勵(lì)端的氫冷器頂部各壓上約1.8 t重的沙袋。沙袋重量不足時(shí)，如濕沙水分蒸發(fā)或沙袋出現(xiàn)漏沙，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)足重量。由于腳手架固定在氫冷器上且沙袋數(shù)量較多，應(yīng)定期檢查腳手架是否安全、沙袋是否有滑落跡象。一旦發(fā)現(xiàn)不良情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。

（2）如果勵(lì)端端部測點(diǎn)振動(dòng)再次偏大，可以通過調(diào)節(jié)定子冷卻水進(jìn)水溫度降低振動(dòng)。如果隨著負(fù)荷降低振動(dòng)升高，勵(lì)端定子進(jìn)水溫度可以從52℃逐漸提高到58℃，同時(shí)控制定子出水溫度不高于600MW時(shí)的出水溫度65℃（定子出水溫度限值是80℃）。

（3）如果勵(lì)端端部測點(diǎn)振動(dòng)再次偏大，可通過調(diào)節(jié)勵(lì)端冷氫溫度降低振動(dòng)。如果隨著負(fù)荷降低振動(dòng)升高，勵(lì)端冷氫溫度可從46℃逐漸降低到40℃，同時(shí)維持汽端冷氫溫度46℃不變。

4 結(jié)語

大型發(fā)電機(jī)端部振動(dòng)一旦超標(biāo)，會(huì)對設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行帶來很大隱患。本文介紹的方法是經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)踐得出的可行措施，效果良好且工作量不大，既節(jié)省費(fèi)用，同時(shí)也能解決問題，為同類型故障的處理提供了很好的現(xiàn)場范例。