西門子1000MW機(jī)組勵(lì)磁機(jī)軸承振動(dòng)分析及控制措施

張啟寬

摘 要：介紹了1000MW發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)工作原理，對(duì)1000MW發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁機(jī)軸承振動(dòng)原因進(jìn)行了分析，以及對(duì)勵(lì)磁機(jī)安裝階段實(shí)施的措施和方法，并取得優(yōu)良指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：勵(lì)磁機(jī)；軸承振動(dòng)不平衡量；平行度小軸擺度試驗(yàn)

西門子1000MW發(fā)電機(jī)是由上海發(fā)電機(jī)廠制造的THDF 125/67型發(fā)電機(jī)，額定容量1000MW，尾部為單軸承支撐勵(lì)磁機(jī)，在已經(jīng)安裝投運(yùn)的華能玉環(huán)、國華寧海二期、包括正在同期投產(chǎn)的臺(tái)山6號(hào)機(jī)組等項(xiàng)目，勵(lì)磁機(jī)軸承（8號(hào)瓦）普遍存在不同程度的振動(dòng)偏大問題，在有些情況下還造成發(fā)電機(jī)的7瓦振動(dòng)偏大，給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了一定影響。下面主要就介紹一下臺(tái)山發(fā)電廠二期（首兩臺(tái)1000MW級(jí)機(jī)組）擴(kuò)建工程2×1000MW超超臨界燃煤機(jī)組，7號(hào)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)在安裝階段為控制減小勵(lì)磁機(jī)軸承振動(dòng)制定的施工措施和實(shí)施情況，以及實(shí)際效果。

1 1000MW發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)工作原理

國華臺(tái)山發(fā)電廠二期（首兩臺(tái)1000MW級(jí)機(jī)組）其發(fā)電機(jī)為上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司制造的THDF 125/67水氫氫發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承、氫氣冷卻器、密封瓦裝置、座板、勵(lì)磁機(jī)、隔音罩等部件組成；發(fā)電機(jī)冷卻為水氫氫。即定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷、鐵芯及其它構(gòu)件氫冷。氫氣由裝在轉(zhuǎn)子汽端的多級(jí)軸流式風(fēng)扇強(qiáng)制循環(huán)，并通過設(shè)置在定子機(jī)座汽端兩側(cè)垂直布置的氫氣冷卻器進(jìn)行冷卻。勵(lì)磁方式為：無刷勵(lì)磁。勵(lì)磁機(jī)主要由主勵(lì)磁機(jī)、副勵(lì)磁機(jī)（永磁機(jī)）、整流器、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)軸承（8號(hào)瓦）等組成。

2 1000MW發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁機(jī)軸承振動(dòng)原因分析

上海電氣1000MW機(jī)組勵(lì)磁機(jī)軸承為勵(lì)磁機(jī)的唯一軸承，其結(jié)構(gòu)型式是5個(gè)瓦塊組成的可傾瓦，可傾瓦瓦塊在支持點(diǎn)上可以自由傾斜，在油層的動(dòng)壓力作用下，每個(gè)瓦塊可以單獨(dú)自由的調(diào)整位置，以適應(yīng)轉(zhuǎn)速、軸承負(fù)載等動(dòng)態(tài)條件的變化。這種軸承每一瓦塊的油膜作用力都通過軸頸中心，因此它沒有可引起軸心滑動(dòng)的分力。所以這種軸承具有較高的油膜穩(wěn)定性和抗振蕩能力，能有效的避免油膜自激振蕩及間隙振蕩，摩擦損失也較少。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子撓曲對(duì)于勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的不平衡量，直接表現(xiàn)為勵(lì)磁機(jī)小軸的擺振，將直接考驗(yàn)勵(lì)磁機(jī)軸承以及軸承座的剛度，軸承座剛度不夠，對(duì)于振擺不能產(chǎn)生足夠的抑制作用，軸承振動(dòng)會(huì)逐步升高。

勵(lì)/發(fā)三支承軸系的設(shè)計(jì)模式，在振動(dòng)特性上對(duì)于勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子的不平衡量非常敏感，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子原始不平衡量以及由于安裝問題后來出現(xiàn)的不平衡量，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子影響較大，經(jīng)過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子放大后使勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生新的不平衡量，隨機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的增加，不平衡量逐漸疊加，勵(lì)磁機(jī)軸承振動(dòng)逐漸增加。

由于勵(lì)電靠背輪的聯(lián)接剛度存在問題，轉(zhuǎn)子軸向緊力不足，使轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中軸頭晃度增大產(chǎn)生新的不平衡量，也會(huì)使勵(lì)磁機(jī)軸承振動(dòng)增加；

3 1000MW機(jī)組勵(lì)磁機(jī)安裝階段實(shí)施措施和方法

3.1 安裝前對(duì)聯(lián)軸器的檢查

通過以下檢查方法可以減少勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子的原始不平衡量；

（1）檢查聯(lián)軸器平面的瓢偏度，應(yīng)≤0.01mm；平面瓢偏度超標(biāo)，可采用現(xiàn)場研刮的方法處理，如超標(biāo)嚴(yán)重，必須返廠處理合格后方可安裝；

（2）檢查聯(lián)軸器聯(lián)接剪切套筒與聯(lián)軸器銷孔的配和間隙；應(yīng)比較輕松的推入，但徑向間隙應(yīng)不大于0.02mm；

（3）聯(lián)軸器配和止口的耦合尺寸檢查；徑向應(yīng)留有間隙，以不大于0.05mm為標(biāo)準(zhǔn)；

（4）對(duì)聯(lián)軸器螺栓進(jìn)行逐條稱重編號(hào)，重量偏差應(yīng)不大于3g；

（5）對(duì)聯(lián)軸器螺栓進(jìn)行材質(zhì)校核以及硬度測量，符合金檢標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 勵(lì)磁機(jī)軸承安裝調(diào)整工藝

通過以下檢查可以減少從軸瓦方面產(chǎn)生的影響振動(dòng)的因素，主要方向?yàn)樵黾虞S瓦剛度以及增加對(duì)軸承擺振的控制力；

（1）檢查瓦塊與軸頸接觸良好；

（2）檢查軸瓦墊塊與軸承外殼接觸良好，接觸均勻，接觸點(diǎn)在70%以上；

（3）對(duì)軸瓦頂部間隙測量：通過在軸頸頂部沿軸線方向放置鉛絲，將上瓦吊裝到下瓦上，緊固軸瓦接合面螺栓，直至軸瓦中分面無間隙，揭開上瓦，測量鉛絲的厚度即是軸瓦的頂隙。

（4）軸瓦與瓦套緊力測量：通過在軸承座結(jié)合面加標(biāo)準(zhǔn)墊片，在軸瓦上瓦墊鐵上放置鉛絲，緊固軸承座結(jié)合面螺栓，通過鉛絲壓縮量來判斷軸瓦與瓦套緊力值；

3.3 勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子與軸瓦、臺(tái)板平行度檢查調(diào)整

勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子平行度的測量調(diào)整，是勵(lì)/發(fā)對(duì)輪中心調(diào)整的基準(zhǔn)；由于安裝工藝的因素，一般勵(lì)磁機(jī)軸承座與勵(lì)磁機(jī)臺(tái)板垂直度都存在一定的偏差，并且，在機(jī)組運(yùn)行過程中，勵(lì)磁機(jī)臺(tái)板的變形量逐漸增加，測量調(diào)整轉(zhuǎn)子與臺(tái)板平行度誤差較大；因此在調(diào)整平行度時(shí)應(yīng)從勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子與臺(tái)板平行度、與勵(lì)磁機(jī)軸承座平行度（轉(zhuǎn)子與軸承瓦塊平行）以及勵(lì)磁機(jī)軸承座油檔洼窩中心三方面綜合考慮。

（1）用測量勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸揚(yáng)度、勵(lì)磁機(jī)揚(yáng)度的方法檢查勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子與臺(tái)板的上下平行度，標(biāo)準(zhǔn)為不大于0.05mm；

（2）與此同時(shí)，在軸頸上架設(shè)百分表座，表?xiàng)U壓在軸承座端部擋油蓋裝配面上，以檢查轉(zhuǎn)子對(duì)軸承座的垂直度，垂直度誤差不大于0.10mm；

（3）通過測量勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸對(duì)于軸承座前后油檔洼窩左右數(shù)值，來檢查勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子與軸瓦左右平行度，標(biāo)準(zhǔn)為不大于0.05mm；

（4）通過測量勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸對(duì)于軸承座前后油檔洼窩上下數(shù)值，來檢查勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子與軸瓦上下平行度，標(biāo)準(zhǔn)為不大于0.05mm；

（5）平行度、垂直度測量數(shù)值如有偏差，可通過調(diào)整勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子臨時(shí)支承瓦架底部墊片、左右位置來實(shí)現(xiàn)；調(diào)整合格后裝配好定位銷，緊固地腳螺栓。

3.4 勵(lì)/發(fā)對(duì)輪中心找正

勵(lì)/發(fā)對(duì)輪中心，對(duì)于勵(lì)磁機(jī)軸承負(fù)荷、振動(dòng)以及瓦溫等方面影響很大；通過以下安裝工藝以實(shí)現(xiàn)增加勵(lì)磁機(jī)軸承負(fù)荷、減少軸系原始不平衡量；

（1）通過水平儀測量勵(lì)磁機(jī)尾部軸承座的標(biāo)高，調(diào)整底板下部的調(diào)整螺栓使之滿足軸系找中圖的標(biāo)高要求。使用刀口尺和塞尺對(duì)發(fā)電機(jī)-勵(lì)磁機(jī)聯(lián)軸器的軸向和徑向進(jìn)行初步找中。

（2）隨后進(jìn)行勵(lì)磁機(jī)底板二次灌漿，待灌漿養(yǎng)護(hù)期過后，用100KN擰緊地腳螺栓（M42），保證螺栓伸長量滿足圖紙要求；

（3）將百分表座裝在勵(lì)磁機(jī)聯(lián)軸器上，表?xiàng)U頂壓在發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器外圓上；單盤勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子，初找中心；端面張口用內(nèi)徑千分尺測量；測量過程應(yīng)做好防止勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子軸向串動(dòng)措施；

（4）中心位置調(diào)整通過加減勵(lì)磁機(jī)軸瓦支座底部的墊片，以及支座左右移位來實(shí)現(xiàn)；

（5）機(jī)組系統(tǒng)具備條件，可以投運(yùn)盤車時(shí)，可以進(jìn)行勵(lì)/發(fā)對(duì)輪中心最終校核；勵(lì)/發(fā)聯(lián)軸器按照安裝標(biāo)記對(duì)好，盤動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，相應(yīng)地盤動(dòng)勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子，在保證勵(lì)/發(fā)聯(lián)軸器安裝標(biāo)記對(duì)正的情況下，在90°、180°、270°、360°，讀出端面、圓周值；注意：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)端軸承在盤動(dòng)轉(zhuǎn)子時(shí)，需要投運(yùn)頂軸油運(yùn)行，在測量數(shù)據(jù)，調(diào)整位置時(shí)，應(yīng)將轉(zhuǎn)子頂起高度計(jì)算在內(nèi)；

（6）勵(lì)/發(fā)對(duì)輪中心標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整：為增加勵(lì)磁機(jī)軸承的負(fù)載，可在原先的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加勵(lì)磁機(jī)軸承的標(biāo)高，可通過適當(dāng)調(diào)整勵(lì)發(fā)對(duì)輪中心數(shù)值的方法予以實(shí)現(xiàn)，新標(biāo)準(zhǔn)：下張口：0.12-0.18mm（即下張口0.15mm左右），圓周中心偏差：±0.03 mm；

3.5 勵(lì)/發(fā)對(duì)輪同心度測量調(diào)整

調(diào)整同心度以減少軸系連接不平衡量：

（1）勵(lì)/發(fā)對(duì)輪中心復(fù)查合格后，將勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)準(zhǔn)安裝標(biāo)準(zhǔn)位置頂向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，使兩聯(lián)軸器靠背輪間隙約為10mm為至，用工具將剪切套筒推入發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器銷孔，在聯(lián)軸器螺栓上先套入制動(dòng)套筒，先用300N.m力矩?cái)Q緊螺栓；

（2）在勵(lì)/發(fā)轉(zhuǎn)子靠背輪外圓上各架一只百分表，將外圓周8等份；啟動(dòng)盤車盤動(dòng)轉(zhuǎn)子，測量同心度；

（3）〔表讀數(shù)（A-B）〕與圓周對(duì)角〔表讀數(shù)（A-B）〕的最大差值為勵(lì)/發(fā)對(duì)輪同心度，標(biāo)準(zhǔn)不大于0.02mm；如存在偏差，需重新調(diào)整；

3.6 勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子軸頭擺動(dòng)的檢查調(diào)整

勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子軸頭擺動(dòng)的調(diào)整對(duì)于減少勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡量非常重要，直接影響到勵(lì)磁機(jī)軸承的振動(dòng)；并且勵(lì)/發(fā)對(duì)輪螺栓的連接，直接影響到勵(lì)發(fā)對(duì)輪的連接剛度，通過以下安裝工藝以減少由于安裝而產(chǎn)生的不平衡量。

（1）在永磁機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間，放入一圈或幾圈的不銹鋼皮或鋁皮，以起到隔磁作用，防止轉(zhuǎn)子受磁力影響而擺動(dòng)，使搖擺值測量不準(zhǔn)確。

（2）測量擺度具備的條件：勵(lì)/發(fā)對(duì)輪同心度測量調(diào)整完閉，聯(lián)軸器螺栓緊力300N.m；勵(lì)磁機(jī)軸承標(biāo)高確定，瓦塊與軸頸接觸良好。

（3）打開軸承座上蓋及上半軸瓦。

（4）在軸承座合縫面上架設(shè)測量垂直（y表）、水平（x表）位移用的百分表。

（5）用鑲有巴氏合金或銅襯的托環(huán)托住轉(zhuǎn)子軸頸，一般可利用行車懸掛手拉葫蘆掛住托環(huán)或在軸承座上固定一個(gè)臨時(shí)支架掛住托環(huán)。懸掛位置的對(duì)中性要保證正確。

（6）用千斤頂頂起轉(zhuǎn)子，監(jiān)視垂直位移百分表吊起約0.35mm，翻出下半軸瓦。然后降下轉(zhuǎn)子至原始位置，查看水平位移百分表讀數(shù)是否還原，偏差太大有可能是吊鉤對(duì)中性不好引起的，應(yīng)仔細(xì)糾正。對(duì)垂直位移百分表讀數(shù)要耐心觀察一段時(shí)間，因?yàn)殇摻z繩吃重的初階段有微量伸長，待穩(wěn)住后，調(diào)整手拉葫蘆，使垂直位移百分表的讀數(shù)回到原始位置上并做好記錄。

（7）緩慢盤動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，讀取水平位移百分表的擺動(dòng)值（一般按聯(lián)軸器連接螺栓編號(hào)讀取各擺動(dòng)值）。至少有二遍重復(fù)數(shù)據(jù)出現(xiàn)，然后增加50-100N.m的力矩，對(duì)角地均勻地緊固聯(lián)軸器螺栓一遍。緊固時(shí)先從需找正的一組螺栓開始調(diào)整。

（8）重復(fù)以上的步驟，直到螺栓力矩達(dá)到750N.m左右。螺栓緊固時(shí)應(yīng)逐漸增大力矩不宜采用松減力矩的方法來調(diào)整擺動(dòng)度。

（9）擺動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)要求表數(shù)最大值減最小值應(yīng)不大于0.05mm。擺動(dòng)度值最大點(diǎn)與最小點(diǎn)如在對(duì)角方向，此時(shí)擺動(dòng)調(diào)整比校容易，但是最大點(diǎn)與最小點(diǎn)一般不在對(duì)角方向，此時(shí)應(yīng)全面考慮擺動(dòng)狀態(tài)，耐心細(xì)致的進(jìn)行調(diào)正。（注意：如果勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子擺度實(shí)在無法達(dá)到≤0.05mm，則擺度控制在≤0.35mm范圍）。

（10）擺動(dòng)度調(diào)整合格后慢速盤車至少半小時(shí)或在慢速盤車情況下擺動(dòng)度不隨時(shí)間而改變已進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)為止，復(fù)測擺動(dòng)度作為最終結(jié)果。

（11）擺動(dòng)度達(dá)到要求后，就可以翻入下半軸承，應(yīng)在適當(dāng)部位上裝百分表監(jiān)測轉(zhuǎn)子水平方向的位移情況，翻入后轉(zhuǎn)子軸頸附近水平方向位移應(yīng)不大于0.05mm。

3.7 安裝勵(lì)磁機(jī)軸承兩側(cè)擋油環(huán)

安裝擋油環(huán)與軸頸間隙為上部0.3-0.53mm，下部005mm，左右0.17-0.29mm。最后勵(lì)磁機(jī)軸承正式完整回裝。

4 實(shí)施情況及效果

4.1 實(shí)施情況

（1）鑒于勵(lì)磁機(jī)軸承振動(dòng)的特殊性，從甲方、監(jiān)理、到廠家都非常重視。勵(lì)磁機(jī)安裝工作作為發(fā)電機(jī)安裝的重中之重，組成了以工地專責(zé)、質(zhì)檢員、班長、作業(yè)班組人員為成員的公關(guān)創(chuàng)優(yōu)小組，和甲方專工、廠家溝通，及時(shí)處理施工中出現(xiàn)的問題。

（2）安裝工作階段，嚴(yán)格按照1000MW機(jī)組發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)軸承振動(dòng)減小編制的措施執(zhí)行，使作業(yè)人員做到了事先心中有數(shù)。

（3）加強(qiáng)了質(zhì)量監(jiān)督和過程控制。每道工序均明確責(zé)任人和各級(jí)驗(yàn)收人，使每項(xiàng)作業(yè)均能夠嚴(yán)格按照技術(shù)措施和規(guī)范的要求進(jìn)行，且所有驗(yàn)收項(xiàng)目均按優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收。

（4）強(qiáng)化了施工工藝，在施工工藝上追求精益求精。

（5）在進(jìn)行勵(lì)磁機(jī)做軸頭擺度試驗(yàn)調(diào)整時(shí)，吸取了6號(hào)機(jī)組的經(jīng)驗(yàn)，按西門子要求擺度在0.65mm以下，但根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，有利于振動(dòng)高標(biāo)準(zhǔn)，控制擺度越小越好。（1）、勵(lì)-發(fā)對(duì)輪下張口控制在0.12～0.18mm，盡量取大值；擺度（大-?。┛刂啤?.25 mm，數(shù)值以兩次測量值相同為準(zhǔn)。勵(lì)-發(fā)對(duì)輪螺栓力矩允許最大為800NM。解列勵(lì)-發(fā)對(duì)輪螺栓并重新調(diào)整擺度時(shí)，聯(lián)接勵(lì)-發(fā)對(duì)輪螺栓時(shí)，先按300NM力矩對(duì)角對(duì)稱聯(lián)接，然后盤車，根據(jù)偏差相位逐步加力矩，每次50NM-100NM，到一定力矩（750NM）再根據(jù)情況加力矩。各力矩值盡量一致，差值不大于10%。在勵(lì)磁機(jī)軸頸的x、y方向上架表，利用托環(huán)抬高轉(zhuǎn)子將軸瓦翻出，再將轉(zhuǎn)子下降至原位。察看水平位移表計(jì)讀數(shù)是否還原，偏差太大有可能是吊鉤對(duì)中性不好引起的，應(yīng)仔細(xì)糾正。對(duì)垂直位移表計(jì)要耐心觀察一段時(shí)間，因?yàn)殇摻z繩吃重的初階段有微量伸長，待穩(wěn)住后，調(diào)整垂直位移至原始位置。擺度值最大點(diǎn)與最小之點(diǎn)如在對(duì)角方向，此時(shí)擺度調(diào)正比較容易。但最大點(diǎn)與最小點(diǎn)一般不在對(duì)角方向，此時(shí)應(yīng)全面考慮擺度狀態(tài)，耐心細(xì)致地進(jìn)行調(diào)正。擺度合格后慢速盤車至少半小時(shí)，其不隨時(shí)間而變化已進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)為止，然后復(fù)測擺度作為正式記錄。最后小軸擺度水平（x表）擺度（大-?。?36 mm，垂直方向（y表）擺度（大-?。?.12mm，使小軸擺度調(diào)整到了最好狀態(tài)。

4.2 實(shí)際效果

7號(hào)機(jī)組在168小時(shí)運(yùn)行階段，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，機(jī)組振動(dòng)指標(biāo)優(yōu)良，其中勵(lì)磁機(jī)軸瓦（8瓦）振動(dòng)0.046mm，達(dá)到了優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，得到甲方專工和監(jiān)理對(duì)我們安裝水平的認(rèn)可，為公司爭得了榮譽(yù)。

5 小結(jié)

超超臨界1000MW機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)軸承振動(dòng)問題，是投運(yùn)同類型機(jī)組中比較共性的問題，通過對(duì)此問題的分析以及應(yīng)對(duì)措施的落實(shí)，在臺(tái)電二期工程7號(hào)機(jī)組得到有效的解決，也為今后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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