發電機氫冷器及附屬管道振動異常分析

摘要：某電廠630MW發電機增容改造后，運行過程中發電機氫冷器及附屬管道振動大，現場測試振動最大400μm，振動以50Hz工頻為主。現場對發電機升速及帶負荷進行了振動測試，分析認為發電機氫冷器振動大產生原因是結構振動導致。針對結構共振提出對氫冷器進行發電機底載重新調整，改變結構剛度避開共振區的方法可作為同類型的故障診斷提供參考。

關鍵詞：發電機;氫冷器;共振

引言

現代汽輪機技術不斷發展，采用大容量、高參數、高效率的機組發電汽耗和熱耗不斷降低，經濟性不斷提高，機組設備和結構復雜性大大提高，增加了機組的故障率和危害性。近幾年來，國內外對汽輪發電機組軸系振動的研究主要集中在結構共振、漸進式彎曲振動治理等方面。由于多種故障具有相似性，在處理過程中往往多走彎路造成不必要的損失[1-2]。

本文對某廠發電機氫冷器及附屬管道振動大現象進行故障診斷，結合頻譜分析、運行參數以及現場試驗等綜合特征提取，對發電機氫冷器振動進行了有效的診斷分析，提出相應的處理建議。

1機組概況

機組汽輪機為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司制造的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽、高中壓合缸、凝汽式汽輪機，型號是CLN630-24.2/566/566。發電機生產廠家哈爾濱電氣集團有限公司。

機組軸系結構圖如圖1所示。

2振動測試與分析

機組增容改造后沖轉定速3000r/min，空負荷狀態下發電機7Y軸振達140μm，超過燃煤火力發電廠技術監控規程規定的120μm報警值，發電機8Y軸振達111μm，勵磁小軸9X軸振105μm，接近報警值。機組打閘停機進行動平衡處理，在6、7瓦之間對輪處加重650g/230°，在勵發對輪加重630g/175°。

動平衡加重后，7Y振動由140μm降至79μm，8Y振動由111μm降至74μm，9X振動由105μm降至88μm。就地測量發電機兩端7、8瓦瓦振水平方向達90μm。隨后機組進行超速試驗，機組轉速從3000r/min升速過程中7瓦8瓦軸振瓦振隨著轉速的上升而下降，3000r/min附近出現峰值，如圖3所示。

為了降低發電機兩端瓦振，現場在發電機頂部加4噸左右沙袋，加沙袋后7、8瓦瓦振水平方向均由90μm降至47μm左右，垂直方向均由62μm降至28μm左右。機組在網運行最大帶負荷至550MW時，發電機7、8瓦軸振最大97μm，瓦振最大50μm，勵磁小軸9瓦軸振最大107μm。

機組運行過程中測試發現發電機氫氣泄露量超過運行需求，機組打閘停機進行漏點排查，同時對2號機振動進行第二次動平衡處理。

發電機漏氫處理完畢，第二次動平衡在勵磁小軸加重100g/340°后，機組順利定速3000r/min，發電機兩端7Y、8Y最大軸振由97μm降至57μm，就地測量7、8瓦瓦振最大63μm，勵磁小軸9瓦軸振由107μm降至68μm。發電機兩端7瓦8瓦沖轉波德圖如圖3圖4所示。

本次增容改造發電機定子底載進行了全面調整，由于機組的容量變大，為滿足氫氣冷卻量，本次改造更換了大容量的氫冷器。結果表明，發電機兩端的振動是由于氫冷器在3000r/min發生共振導致。根據轉子動力學理論，改變物體的固有頻率需改變物體的質量或者剛度，因此，通過調整發電機定子底載可改變結構剛度，避開共振區。

3.總結

針對2號機就地測量發電機兩端7瓦8瓦水平方向振動超標以及氫冷器本體振動大問題，結合本次改造更換了大容量氫冷器以及定子底載分布重新調整的情況，分析認為是發電機底載分配不均造成剛度不足以及3000r/min附近出現發電機結構部件共振導致[3]。建議如下：

1.短時停機可以動平衡加重處理降低7瓦基礎振動幅值，長時停機重點檢查地腳，制造廠做載荷分配試驗，檢查軸瓦等。

2.發電機地腳螺栓緊固會改變中心，振動穩定時不建議緊固，可作為振動惡化后的考慮方案。

3.對于氫氣冷卻器附屬管路振動方案，建議運行調整水流量，同時增加管路、增加支架。

4.利用停機機會檢查氫冷器及外殼固有頻率，焊縫問題、墊片老化、螺栓松動都會引起連接剛度變化。

參考文獻：

[1]何國安，張學延，張衛軍等.汽輪發電機組軸系振動研究進展及趨勢.熱力發電，2016;45（11）：1—4

[2]徐賓剛，屈梁生，溫廣瑞.柔性彎曲轉子的特征識別與診斷.西安交通大學學報，2001;03：288—291

[3]付超.汽輪機轉子不平衡的診斷及原理.現代制造技術與裝備，2016;（4）：110，149

作者簡介：李敬豪，男，1992年4月，漢，安徽省淮南市，碩士，中級工程師，研究方向：故障診斷。