某300MW發(fā)電機(jī)瓦振超標(biāo)分析及處理

李 浩

（中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究總院有限公司西北電力試驗(yàn)研究院，陜西 西安 710021）

0 引言

某電廠2號機(jī)組為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的330 MW汽輪機(jī)，電機(jī)為東方電機(jī)廠生產(chǎn)的330 MW氫冷發(fā)電機(jī)。軸系布置如圖1所示，1、2號軸承為高中壓轉(zhuǎn)子支撐軸承，3、4號軸承為低壓轉(zhuǎn)子支撐軸承，5、6號軸承為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支撐軸承。該機(jī)組于2018年出現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈接地故障，現(xiàn)場消除設(shè)備缺陷（未返廠），檢修后發(fā)電機(jī)5瓦軸承振動超過50 μm，超出標(biāo)準(zhǔn)值。

圖1 軸系布置示意圖

1 振動特征

表1為定速3 000 r/min振動列表，圖2～圖7為啟動過程中5、6瓦相對軸振動和軸承振動Bode圖。由圖表可以看出，發(fā)電機(jī)振動狀況有以下特點(diǎn)：

表1 機(jī)組3 000 r/min各瓦振動列表

圖2 5瓦X向相對軸振動Bode圖

圖3 5瓦Y向相對軸振動Bode圖

圖4 6瓦X向相對軸振動Bode圖

圖5 6瓦Y向相對軸振動Bode圖

圖6 5瓦軸承振動Bode圖

圖7 6瓦軸承振動Bode圖

（1）機(jī)組沖轉(zhuǎn)過程，發(fā)電機(jī)軸瓦軸振動良好；

（2）振動主要為基頻分量；

（3）5、6瓦軸承振動在2 700 r/min轉(zhuǎn)速下快速增大，2 963 r/min轉(zhuǎn)速下達(dá)到最大值，工作轉(zhuǎn)速下，5瓦軸承振動超標(biāo)；

（4）軸承振動增大時，對應(yīng)軸瓦的軸振動基本穩(wěn)定，甚至有減小趨勢。

2 振動分析

由測試數(shù)據(jù)可知，發(fā)電機(jī)5、6瓦軸振動、軸承振動都以基頻振動分量為主，振動變化也主要表現(xiàn)為基頻振動分量。該振動為普通強(qiáng)迫振動，引起該類型振動的主要原因有轉(zhuǎn)子平衡狀況變化或支承剛度變化[1]。

5、6瓦軸承振動在2 700 r/min轉(zhuǎn)速下快速增大，2 963 r/min轉(zhuǎn)速下達(dá)到最大值；軸承振動增大時，對應(yīng)軸瓦的軸振動基本穩(wěn)定，甚至有減小趨勢。判斷5、6瓦軸承振動原因?yàn)榘l(fā)電機(jī)端蓋軸承在工作轉(zhuǎn)速附近出現(xiàn)結(jié)構(gòu)共振[2-4]。

圖8與圖9為檢修前5、6瓦軸承振動Bode圖，可以看出，檢修前，3 000 r/min左右未出現(xiàn)峰值，說明檢修后，發(fā)電機(jī)軸承支承剛度降低，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)共振現(xiàn)象，引起發(fā)電機(jī)軸承振動超標(biāo)現(xiàn)象。

圖8 檢修前5瓦軸承振動Bode圖

圖9 檢修前6瓦軸承振動Bode圖

現(xiàn)場測量5、6瓦軸承振動特性，發(fā)現(xiàn)從機(jī)頭看5瓦左側(cè)臺板處差別振動超過40 μm，說明此處發(fā)電機(jī)臺板與水泥基礎(chǔ)連接狀況不良，是導(dǎo)致檢修后支承剛度降低的原因之一。

電廠利用檢修機(jī)會，檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)端蓋安裝出現(xiàn)翹曲，未能與發(fā)電機(jī)定子貼合緊密，導(dǎo)致端蓋連接剛度降低，是造成支承剛度降低的另一個原因。

查閱檢修前數(shù)據(jù)，5瓦相對軸振動最大為70 μm，檢修后振動相比檢修前增大15 μm，說明檢修后轉(zhuǎn)子平衡狀況發(fā)生變化[1]。

本次檢修處理發(fā)電機(jī)接地故障的過程中，拆卸了發(fā)電機(jī)兩端護(hù)環(huán)，并對磨損嚴(yán)重的線圈進(jìn)行了切除，線圈和護(hù)環(huán)恢復(fù)后，發(fā)電機(jī)平衡狀況會發(fā)生改變；低發(fā)聯(lián)軸器復(fù)找中心，也會引起軸系平衡狀況變化。

3 振動處理

發(fā)電機(jī)臺板與水泥基礎(chǔ)連接狀況不良和發(fā)電機(jī)端蓋安裝翹曲均會造成支承剛度降低，引起結(jié)構(gòu)共振現(xiàn)象。現(xiàn)場緊固發(fā)電機(jī)地腳螺栓，振動無明顯改善；重新安裝調(diào)整發(fā)電機(jī)端蓋，時間長，影響發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)效益，且效果存在不可預(yù)見性。而在發(fā)電機(jī)定子及氫冷器上安裝附加質(zhì)量，通過附加質(zhì)量吸收振動能量，能夠降低發(fā)電機(jī)軸承振動[2，3，5]。實(shí)際中，采用在發(fā)電機(jī)定子及氫冷器上放置沙袋的方式，總重量約為3 t，5瓦軸承振動降低至50 μm以內(nèi)（表2）。

針對軸系平衡狀況變化進(jìn)行動平衡試驗(yàn)，在低發(fā)聯(lián)軸器增加配重[6]，配重質(zhì)量約為1 539 g，振動得到改善，發(fā)電機(jī)軸承振動降低至優(yōu)秀值以內(nèi)（表2），機(jī)組能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

表2 振動處理后振動列表

4 結(jié)論

（1）發(fā)電機(jī)臺板與水泥基礎(chǔ)連接狀況不良，端蓋安裝未能與定子貼合緊密，均會造成支承剛度降低，使定子共振轉(zhuǎn)速降低，導(dǎo)致工作轉(zhuǎn)速落在共振轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，引起瓦振超標(biāo)。

（2）拆卸發(fā)電機(jī)兩端護(hù)環(huán)，對磨損嚴(yán)重的線圈進(jìn)行了較多切除，低發(fā)聯(lián)軸器復(fù)找中心，均會導(dǎo)致不平衡質(zhì)量變化，引起軸振增大。

（3）在發(fā)電機(jī)定子及氫冷器上安裝附加質(zhì)量，吸收振動能量，能夠有效降低發(fā)電機(jī)振動；利用現(xiàn)場動平衡技術(shù)，減小不平衡質(zhì)量，可以達(dá)到改善發(fā)電機(jī)振動的目的。