汽輪發電機組振動異常原因分析及處理

黃 雙，岳 林

（1.中國石油獨山子石化分公司研究院，新疆獨山子 833699；2.中國石油獨山子石化分公司熱電廠，新疆獨山子 833699）

1 問題

某廠3#汽輪發電機組為上海汽輪機有限公司制造，于2009年7 月投用，汽輪機主要參數見表1，機組布置見圖1，推力軸承布置在1 瓦，徑向軸承均為橢圓瓦，高中壓轉子和低壓轉子剛性連接，低壓轉子和發電機轉子半撓性連接。

表1 3#汽輪機主要參數

圖1 3#發電機組概貌圖

機組于2019 年7 月大修，7 月26 日停工，9 月5 日開機，機組帶壓沖轉定速3000 r/min 后，SG8000 大型旋轉機械在線監測和分析系統發現4 瓦軸振偏大，4Y 測點最大值110 μm（報警值127 μm），檢修前工廠監測平臺S8000 該測點最大值33 μm。應用CMXA75-F 振動數據采集儀現場檢測殼振，5 瓦軸向最大值120 μm（報警值50 μm），檢修前該測點最大值83 μm，見表2。

表2 5 瓦殼振動值 μm

2 原因分析

2.1 振動頻率分析

圖2 為4Y 測點軸振檢修前后在線波形頻譜圖，主振頻為1倍頻。圖3 為5 瓦軸向檢修前離線頻譜圖，主振頻為1 倍頻，檢修后主振頻也為1 倍頻。

圖2 4Y 測點軸振檢修前后在線波形頻譜

圖3 5 瓦軸向檢修前離線頻譜

2.2 BODE 圖分析

圖4 為檢修后2020 年9 月5 日10:38 開機的BODE 圖，深色曲線為4Y 測點，淺色曲線為4X 測點。在低轉速（500 r/min）時振值，也就是晃度，4X 測點為50 μm，4Y 測點為15 μm，4X測點晃度超過石油化工旋轉機械振動標準SHS 01003—2004第3.5.3 規定的非振動性偏差；X、Y 兩個方向差異較大。

圖4 開機的BODE 圖

2.3 振動相位分析

圖5 為開機過程4 瓦水平和垂直軸振相位變化，相位差始終約83°。

圖5 4X、4Y 軸振測點相位變化趨勢

軸表面金相組織不均勻、局部剩磁、軸的機械偏差等非振動性偏差以及軸彎曲均會造成晃度偏大，由于殼振、軸振主振頻均為1 倍頻，且軸振兩個方向相位差接近90°，初步判斷發電機轉子存在軸彎曲，故障出現在長時間停機無法盤車之后，且多次反復暖機啟停仍不能消除，可以確定為永久性軸彎曲[1]。

3 解決措施

原因明確后，對軸系采取動平衡進行治理。3 次動平衡加重參數見表3，動平衡前后3000 r/min 穩定時機組振動數據見表4。

表3 動平衡加重參數

表4 動平衡加重前后3000 r/min 穩定時機組振動數據 μm

經過3 次動平衡后，軸振由最大110 μm 下降至77 μm，5瓦軸向殼振不再超標，機組并網帶負荷后振動無明顯波動，振動情況滿足要求。

4 結論

根據振動圖譜、開機BODE 圖分析和長時間停機無法盤車的理由，判斷軸振偏大和殼振超標的原因為永久性軸彎曲是正確的，經過3 次動平衡，解決了軸振偏大和殼振超標問題。