發(fā)電廠40MW汽輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁機(jī)振動(dòng)分析與故障處理

孫道坤

石橫特鋼集團(tuán)有限公司 山東 泰安 271612

一、概述

石橫特鋼集團(tuán)發(fā)電廠，新裝40MW汽輪發(fā)電機(jī)組分別由東方汽輪機(jī)廠、東方電機(jī)廠生產(chǎn)。整個(gè)軸系由汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子等組成，中間用剛性聯(lián)軸器連接。軸系布置如圖1:

圖1 軸系布置圖

二、振動(dòng)原因分析

2.1 由于軸向振動(dòng)最大，懷疑基礎(chǔ)支撐剛度不足。在3000rpm時(shí)對(duì)軸承座進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)，如下圖:

圖2 #4瓦、#5瓦差別振動(dòng)檢測(cè)(通頻值單位：um)

通過圖2振動(dòng)數(shù)據(jù)看到，兩軸承壓蓋處垂直振動(dòng)較大，基礎(chǔ)臺(tái)板與軸承座等連接處差別振動(dòng)很小，也就是說軸承座與基礎(chǔ)臺(tái)板接觸良好，所以當(dāng)初懷疑基礎(chǔ)剛度不足不成立。應(yīng)該是軸瓦與軸承壓蓋之間過盈(緊力)不足。因此停機(jī)對(duì)#4瓦、#5瓦間隙、緊力進(jìn)行復(fù)測(cè)。

檢查發(fā)現(xiàn)#4瓦、#5瓦間隙符合2D/1000，#4瓦瓦背與壓蓋之間存在0.02mm間隙，#5瓦瓦背與壓蓋之間存在0.01mm間隙。雖然東方電機(jī)廠技術(shù)要求#4瓦、#5瓦緊力均為±0.02mm，但是按傳統(tǒng)工藝，球面瓦緊力要求0-0.03mm。故決定在#4瓦頂部墊鐵下加0.05mm不銹鋼墊片，使#4瓦緊力達(dá)到0.03mm；在#5瓦頂部墊鐵下加0.03mm墊片，使#5瓦緊力達(dá)到0.02mm。調(diào)整后再次沖轉(zhuǎn)，并進(jìn)行在線振動(dòng)頻譜監(jiān)測(cè)。

2.2 #4瓦、#5瓦頻譜分析 軸瓦緊力調(diào)整后，振動(dòng)幅值并未降多少，效果不大。#4瓦、#5瓦振動(dòng)均以1倍頻為主，1倍頻振幅占通頻值的90%以上且為同相振動(dòng)。#4瓦垂直、水平等伴有高次諧波，#4瓦水平方向2倍頻超過40um。因軸承緊力已經(jīng)調(diào)整，故不再考慮緊力不足原因，引起振動(dòng)的只能是動(dòng)不平衡及勵(lì)磁機(jī)與發(fā)電機(jī)靠背輪不同心。

三、采取措施

3.1 停機(jī)后連續(xù)盤車，待機(jī)組溫度降到100℃左右，停止盤車，檢測(cè)發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁機(jī)兩靠背輪的晃度。將百分表分別打在發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁機(jī)兩靠背輪水平位置，順時(shí)針盤動(dòng)轉(zhuǎn)子360度，測(cè)量靠背輪連接后的晃度，讀數(shù)分別如下:

圖3 靠背輪晃度

對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)電機(jī)端靠背輪最大晃度值為1-5方向，40-5=35um。勵(lì)磁機(jī)靠背輪最大晃度值為1-5方向，30-0=30um。圖9所示兩靠背輪1點(diǎn)，發(fā)電機(jī)端讀數(shù)為40，勵(lì)磁機(jī)端讀數(shù)為-30，說明靠背輪連接后兩轉(zhuǎn)子軸線徑向跳動(dòng)誤差為70um。勵(lì)磁機(jī)與發(fā)電機(jī)靠背輪連接后處于不同心狀態(tài)。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)提處理意見:對(duì)勵(lì)磁機(jī)與發(fā)電機(jī)靠背輪找中心。找中心后再次測(cè)量靠背輪晃度，數(shù)據(jù)如下:

圖4 靠背輪找中心后的數(shù)據(jù)

3.2 盤車5小時(shí)后再次沖轉(zhuǎn)，檢測(cè)#4瓦、#5瓦振動(dòng)情況。經(jīng)過振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得知，垂直方向振動(dòng)與軸向振動(dòng)都降到了正常范圍之內(nèi)，說明發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁機(jī)中心誤差是造成振動(dòng)的原因之一。但是水平方向振動(dòng)值還沒有降到正常范圍之內(nèi)，產(chǎn)生振動(dòng)的根源還沒有完全消除。頻譜圖顯示，#4、#5瓦水平方向1倍頻。同時(shí)從#4瓦、#5瓦伯德圖看出，1508rpm是勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速，一階臨界轉(zhuǎn)速下振動(dòng)值#4瓦70um、#5瓦40um。說明造成振動(dòng)的另一個(gè)因素是由勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子一階不平衡殘余重量引起的。故決定對(duì)勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子在一階臨界轉(zhuǎn)速下做現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡。

3.3 動(dòng)平衡過程

#4瓦在1508rpm時(shí)振動(dòng)45∠45，#5瓦振動(dòng)∠40，

同相分量為58.947∠41.9。光電傳感器與振動(dòng)傳感器安

裝在水平位置

取同相分量58.947∠41.9作為原始振動(dòng)A0，按一階振型分別在勵(lì)磁轉(zhuǎn)子兩端加重P=150∠131。沖轉(zhuǎn)到1508rpm時(shí)#4瓦振動(dòng)12∠60，#5瓦振動(dòng)21/57，臨界轉(zhuǎn)速下振動(dòng)已經(jīng)降到正常范圍內(nèi)了。

四、總結(jié)

本機(jī)組故障特征很典型，主要有兩個(gè)原因造成了機(jī)組振動(dòng)。一個(gè)是機(jī)組二次灌漿后勵(lì)磁機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子靠背輪中心發(fā)生了變化，造成兩轉(zhuǎn)子不同心，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)靠背輪不同心形成擾動(dòng)力。另一個(gè)，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡造成的振動(dòng)，屬勵(lì)磁機(jī)出廠前動(dòng)平衡校驗(yàn)不合格。