汽輪發(fā)電機(jī)軸承座的剛度影響振動技術(shù)分析

沈國棟，段宗偉，洪久安

（安徽淮南平圩發(fā)電有限責(zé)任公司，安徽 淮南 232089）

安徽淮南平圩電廠3#汽輪發(fā)電機(jī)7#軸承座的軸向振動較大，對機(jī)組安全、可靠運(yùn)行產(chǎn)生了一定影響。為了分析7#軸承座的振動原因，對該機(jī)組的振動現(xiàn)象進(jìn)行了測試和分析，并進(jìn)行了治理，取得了比較好的減振效果。現(xiàn)將測試分析工作總結(jié)出來，以供同類型的機(jī)組參考。

1 機(jī)組結(jié)構(gòu)

平圩電廠汽輪發(fā)電機(jī)主機(jī)，是由某電氣裝備有限公司生產(chǎn)的50WT25E-144型國內(nèi)超臨界、單軸、一次中間再熱、四缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)，銘牌額定功率660MW，汽輪機(jī)主機(jī)是單軸承支撐落地式軸承座的結(jié)構(gòu)，軸承座與汽缸是分開獨(dú)立布置的結(jié)構(gòu)，發(fā)電機(jī)和勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子為三軸承支撐方式，如圖1。

2 停機(jī)前的機(jī)組振動測試

2.1 振動測試結(jié)果

7#軸承座的振動一直偏大，在機(jī)組停機(jī)前對振動進(jìn)行了測試。圖2是7#軸承座外特性測試時的測點(diǎn)布置圖。

測試結(jié)果總結(jié)如下。

（1）7#軸承座7x和7y測點(diǎn)軸振在75～90μm之間。（2）7#軸承座水平方向振動<20μm，垂直方向振動<30μm，總體振動不大。（3）7#軸承座垂直振動呈反對稱型擺動。（4）軸承座頂部的軸向振動達(dá)到140μm。（5）軸向振動以及垂直、水平振動的頻譜中都是以50Hz分量為主，其余頻率成分很少，如圖3所示。

千斤頂對軸承座振動的影響見表1。

圖1 660MW汽輪發(fā)電機(jī)組軸系布置圖

圖2 軸承座外特性測試時測點(diǎn)布置

圖3 7#軸承座軸向振動頻譜圖

表1 千斤頂對軸承座振動的影響

2.2 振動原因的初步分析

（1）振動頻率主要為50Hz，可以初步排除電氣方面各項(xiàng)因素的影響，如：磁力中心偏差、匝間短路等。為進(jìn)一步排除電氣方面故障因素的影響，可以在檢修后開機(jī)時測試，加勵磁電流前后7#軸承座軸向振動變化情況加以確認(rèn)。（2）軸承座的軸向剛度偏低，對激振力比較敏感。（3）轉(zhuǎn)子上存在不平衡激振力，對軸向振動產(chǎn)生一定影響。

3 停機(jī)檢修檢查的情況

機(jī)組停機(jī)期間，安排的檢查項(xiàng)目情況如下。（1）盤車狀態(tài)下，架百分表測試勵發(fā)對輪、7#軸承露出軸段和勵磁機(jī)最尾端處轉(zhuǎn)軸徑向晃度；測試對輪瓢偏的情況；無異常。（2）對7#軸承軸瓦，測量軸頸揚(yáng)度、軸頸晃度、軸承座揚(yáng)度、軸承座底部墊塊與洼窩的接觸情況、軸承緊力、烏金面工作狀態(tài)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。（3）對7#軸承座4個地腳螺栓的緊力進(jìn)行檢查，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 檢修后開機(jī)過程中的振動情況

開機(jī)過程中，測試了機(jī)組啟動過程時7#軸承座的振動特性以及隨轉(zhuǎn)速變化的情況，見圖4。

圖4 7#軸承座振動隨轉(zhuǎn)速變化的情況

從圖中可以看出，2650r/min后，隨著轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步升高，7#軸承座的軸向振動都急劇增大，突出表現(xiàn)在7#軸承座的軸向上。7#軸承座的軸向振動在3000r/min附近具有比較明顯的共振特征。

5 頂舉試驗(yàn)

嘗試經(jīng)過兩次動平衡試驗(yàn)調(diào)整，最終在勵磁機(jī)尾部加重后，7x和7y的振動大幅度減小，而7#軸承座軸向振動一直維持在比較高的水平上，加重前后振動變化的幅度不明顯。動平衡試驗(yàn)時的測點(diǎn)布置如圖5所示。

鑒于7#軸承的軸向振動依然維持在較高水平。為了減小7#軸承座的軸向振動，決定在目前軸系平衡狀態(tài)下開展軸承座的頂舉試驗(yàn)，試驗(yàn)觀察頂舉對軸承座軸向振動的影響。頂舉試驗(yàn)在軸承座底部正下方進(jìn)行，頂舉試驗(yàn)過程中，振動變化的情況見圖6。從圖中可以看出，對軸承座底部施加頂舉力后，7#軸承座垂直和軸向振動都減小，其中軸向振動從230μm減小到150μm。頂舉對其余各點(diǎn)以及轉(zhuǎn)軸振動的影響較小。頂舉力撤銷后，7#軸承座的振動隨即恢復(fù)原狀。

圖5 動平衡試驗(yàn)時測點(diǎn)布置

圖6 頂舉試驗(yàn)過程中各點(diǎn)振動變化的情況

6 振動來源分析

（1）加減勵磁電流的試驗(yàn)過程中，7#軸承座的軸向振動變化較小，軸承座軸向振動的主頻率為50Hz，說明軸向振動受勵磁電流的影響較小，基本可以排除發(fā)電機(jī)電氣方面因素對軸向振動的影響，如匝間短路、磁力中心不正、空氣間隙不均勻等。（2）2500r/min后，隨著轉(zhuǎn)速的升高，軸向振動呈現(xiàn)出明顯的爬升趨勢，在3000r/min附近，軸承座的軸向振動表現(xiàn)出比較明顯的共振特征，表明軸承座的軸向剛度不足，導(dǎo)致軸向共振頻率下降到工作轉(zhuǎn)速附近，誘發(fā)3000r/min轉(zhuǎn)速下的共振，從而導(dǎo)致軸向振動大。（3）動平衡后，7#軸承的轉(zhuǎn)軸振動大幅度減小，而軸向振動變化的幅度不大，說明軸向振動和轉(zhuǎn)子上不平衡力之間的關(guān)系不大。經(jīng)過動平衡試驗(yàn)調(diào)整后，現(xiàn)階段軸系動平衡的精度已經(jīng)很高，進(jìn)一步調(diào)整動平衡對減小軸向振動的作用不大。（4）頂舉試驗(yàn)表明，施加頂舉力后，軸向振動大幅度減小，進(jìn)一步證實(shí)軸承座的軸向剛度或其支撐剛度較低。

該型機(jī)組7#軸承座通過4個地腳螺栓支撐在臺板上。螺栓的連接不好，容易導(dǎo)致臺板與基礎(chǔ)的連接不實(shí)。此外，二次灌漿老化、墊鐵松動等因素也會減小支撐剛度。

7 振動的處理措施與結(jié)果

現(xiàn)階段，為了減小軸向振動，通過在軸承座底部加頂桿的方法來提高軸承座的剛度，將軸承座的共振頻率點(diǎn)提升到3000r/min以上，減小軸承座振動對激振力的敏感性，增強(qiáng)抵抗能力。增加頂桿后，軸承座的軸向振動由220mm/s降至63mm/s，振動被大幅降低，滿足運(yùn)行需要，后續(xù)在機(jī)組檢修中，查找引起軸承座剛度不足的原因，徹底解決軸承座的振動問題。

8 結(jié)語

針對平圩電廠3#汽輪發(fā)電機(jī)組7#軸發(fā)生的軸承座振動問題進(jìn)行了分析、研究，發(fā)現(xiàn)振動是由于軸承座在機(jī)組定速3000r/min附近產(chǎn)生共振引起，通過在軸承座底部增加專用頂桿的方法，增加軸承座的剛度，避開共振頻率，解決了軸承座振動對機(jī)組安全運(yùn)行的影響。