20聊城电厂状态检修及其应用实例-国电聊城发电厂

山东中华发电有限公司聊城发电厂 观察1C循环水泵电机的振动速度频谱图，频谱图出现稳定 的1X、2X、3X、4X特征频谱，其中3X特征频谱最高，根据表一 所列常见振动故障及其特征，转子不对中和零部件机械松动两种 故障可以引起2X、 3X频谱高，观察电机的驱动端和非驱动端的 振动烈度，电机驱动端振动烈度很小，排除了电机的转子不对中 引起的电机3X频谱高，得出电机非驱动端振动烈度大的故障是由 机械松动原因引起的，因电机是立式、单吸、单级转子结构，所 以该机械松动是电机轴和轴瓦之间的机械松动，由于电机轴承各 部件之间的松动过程是一个渐近的、缓慢的变化过程，所以各方 向上的振动变化趋势也呈现一个逐渐劣化的过程。
图2 1C循环水泵电机故障时非驱动端轴承水 平、垂直方向振动频谱图
山东中华发电有数据表
电机驱动端轴承（振动值 mm/s） 水平 2007.1.26 2007.2.13 2007.3.13 2007.4.3 2007.4.19 0.5 0.5 0.7 0.5 0.7 轴向 0.3 0.6 0.5 0.4 0.6 垂直 0.4 0.5 0.7 0.7 1.1 电机非驱动端轴承（振 动值mm/s） 水平 2.2 2.4 2.8 2.6 3.3 轴向 0.4 0.4 0.7 0.4 0.6 垂直 2.7 2.5 4.1 4.9 6.1
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2、转动设备振动分析的基本原理、方法
2.1振动分析的基本原理 转动设备振动频谱中包含机器零部件的机械状态信 息。转动设备的联接及转子存在的不对中，不平衡，齿 轮箱中轮齿的磨损、剥落、断裂，滚动轴承中零部件损 坏，滑动轴承中存在油膜震荡等这些常见的故障，其信 号都是确定性信号，都可以用函数关系来描述，即通过 理论计算和频谱分析技术均可确定它们的特征频率，从 而确定故障的类型和部位。
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图3 1C循环水泵电机非驱动端的电机轴与轴瓦间隙图
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4、汽泵前置泵振动烈度超标故障分析
4.1设备简介 聊城发电厂2×600MW机组每台机组配备两台 为水平、单级轴向汽泵前置泵。汽泵前置泵型 号：FAID76；生产厂家：上海电力修造总厂；电 机功率：630KW；电机转速：1488r/min。 4.2问题引入 2007年10月8日，我们在对#1机组汽泵前置泵 振动烈度的检测过程中，发现＃1机1A汽泵前置 泵轴承振动速度值和频谱图有异常，振动参数却 发生较大变化，且异音较为严重。ENTEK DATA PC1500离线检测系统采集的故障时振动频谱见图 4，正常和故障时振动速度对比见表3 。
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2 2、实施点检定修制的规划 、实施点检定修制的规划
（1）点检制的实施过程
2004年，建立适应状态检修体制的组织机构，配备必要的称 职的管理人员，编制相应的管理制度和技术标准。配备必要的检 测仪器和管理软件。 2005年，扩大纳入状态检修的设备范围，普遍建立状态检修 技术支持系统和设备数据库。引入状态检修的评估制度，科学地 进行设备分类分级。进一步完善管理制度和技术标准，状态检修 管理体制更加科学。开始探索主机状态检修。 2006年完善检测手段，状态检修技术支持系统功能更加完 善，检修决策主要建立在对设备状态检测、判断分析的基础上， 合理确定每类机组每年的等效可用系数，根据设备的状态确定何 时检修和检修项目等。主机状态检修有实质性进展。
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图1 1C循环水泵电机上轴承各方向振动变化图
72 72 1C 循 泵 上 轴 承各位置振幅 （20070126） 43 49 106 N 137 106 106
1C 循 泵 上 轴 承各位置振幅 （20070419）
47 41
75 71
136 98
143 119
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状态检修及其应用实例
山东中华发电有限公司聊城发电厂 一、聊城电厂状态检修情况简介
1、聊城发电厂基本概况： 位于聊城市西，距市中心约14公里，南靠309国 道，北临济邯铁路。电厂厂区占地79.63万平方米。规 划容量4*600MW，一期工程安装2台600MW机组燃煤机 组，#1机组2002年投产，#2机组2003年投产发电。 我厂成立于2000年9月1日，现有员工900余人，项 目法人为山东中华发电有限公司，分别由中国国电集团 公司、山东省国际信托投资公司、香港中电投资有限公 司和法国电力国际有限公司按36.6％、14.4％、29.4 ％、19.6％的比例共同投资组建。
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2.2判断转动设备振动故障的基本方法 对转动设备振动状况进行分析：一般 本着先分析设备主体，后分析设备基础；先 分析设备转子，后分析设备附属部分原则。 转动设备常见的振动故障及其特征见表1。
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表1 转动设备常见振动故障及其特征
故障类型 质量不平衡 转子弯曲 转子不对中 喘振 转子摩擦 滑动轴承摩 擦 机械松动 滚动轴承故 障 特征频率 1X 1X 2X 低频 组合谐波 常伴频率 1X 2X 1X、3X 1X 振动稳定性 稳定 稳定 稳定 不稳定 振动方向 径向 轴向 径向 径向 径向 径向 相位特征 稳定 稳定 较稳定 不稳定 反向移位 不稳定 不稳定 轴心轨迹 椭圆 椭圆 椭圆 杂乱 杂乱 稳定 杂乱
日期
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3.3原因分析
根据ISO10816-3：300KW以上50MW以下大 型机器振动烈度区域分类标准,电机非驱动端振动 速度最大值为6.1 mm/s，已达到ISO10816-3标准 C区域；电机非驱动端水平方向振动位移值达到 143um，已达到ISO10816-3标准D区域。因为该 设备运行时的振动烈度足以导致机器损坏，所以 应考虑停运检修。
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综上所述及图表可以判断：1C循环水泵非驱动 端电机轴和轴瓦之间的机械松动引起了电机非驱动端 振动烈度超标。根据以上诊断结论，我们建议检修部 门解体1C循环水泵电机的非驱动端进行检查。 3.4问题处理 2007年4月24～26日，检修部门对1C循环水泵 非驱动端滑动轴承进行检查，发现电机轴与轴瓦之 间间隙过大，最高达300 um，进一步检查发现固定 轴瓦的螺栓松动，在重新调整电机轴和轴瓦之间的 间隙，拧紧螺栓后电机振动烈度超标故障消除。电 机非驱动端的电机轴与轴瓦间隙过大见图3 。
专业层
生技部主任、各 分管专业专工、 科技专工、金属 监督专工、检测 工程师组成
操作层
运行、维护人员
山东中华发电有限公司聊城发电厂 （ 3）专业的划分、点检员配置、设备点检分工 （3）专业的划分、点检员配置、设备点检分工 我厂设备点检工作共分为六个专业，包括汽机专业、锅炉专 业、电气专业、仪控专业、燃料专业和化学专业，每个专业各设一 个技术专工，成立生技部检测中心，全面负责各系统的设备点检工 作，各专业专工和检测中心人员组成专业组，负责设备状态的分 析、检测和判断。根据我厂生产实际情况，按照设备数据对设备状 态的影响敏感度和重要性，划分日检、周检、月检数据进行采集。 检测中心 检修专业专工 班组技术员 负责对日检设备数据采集和记录 负责对周检设备数据采集和记录 负责对月检设备数据采集和记录
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3.2问题引入
2007年1月份起，在检测过程中发现＃1机1C循环水泵电机 非驱动端声音异常，上轴承各位置振动趋势有恶化倾向。观察连 续采集的振幅数据后，发现振幅变化在方向上呈一定规律（见图 1），且振动烈度明显超标，由此确认1C循环水泵电机振动异 常。ENTEK DATA PC1500离线检测系统采集的振动频谱见图2， 采集的振动烈度数据见表2。
山东中华发电有限公司聊城发电厂 （ 2）组织机构的划分 （2）组织机构的划分
决策层 生产厂长、总 工程师及副总 工程师组成
负责发电设备状态检修的组织领导和协调。 审批状态检修的实施计划方案及有关制度、标准。 根据状态检测和判断的意见安排机组检修计划。 对各部门的状态检修工作进行指导、检查和总结。 负责组织引进状态检修所需软硬件的协调工作。 负责状态检修的技术指导、人员培训。 开发状态检修技术支持系统，配备必要的检测仪器。 负责组织编写状态检修的有关管理制度、工作标准。 开展状态检修评估,确定设备分类分级。 设备状态数据的收集、整理、分析，根据诊断结果， 制定检修策略。 负责记录、查看实时数据、运行日志、巡检记录等设 备状态的重要信息，纳入状态检修数据库。主要着眼 于已经发生和暴露或即将发生和暴露的设备缺陷，及 时反馈给检修人员安排处理
9.30
10.8 81.7
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4.3
原因分析
根据ISO10816-3： 300KW以上50MW以下大型机组振动
烈度区域分类标准, ＃1机1A汽泵前置泵驱动端振动速度 烈度已经达到ISO10816-3标准的D区域，该设备运行时的 振动烈度足以导致机器损坏，因此应考虑停运检修。 由设备的频谱图可见，设备的故障频谱主要集中在3X、 4X、5X倍频上，并伴有基频分数倍亚谐波；没有出现 FTF、BSF、BPOR、BPIR等对应轴承故障频谱。因此， 可以基本排除电机的轴承故障，同样根据泵的频谱图也可 排除泵侧非驱动端滚动轴承故障。同时根据现场异音分 布，发现电机驱动端至泵驱动端侧这段位置异常声音较 大，因而初步判断为联轴器松动或泵驱动端滑动轴承存在 松动。
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表3 1A汽泵前置泵正常和故障时振 动速度对比数据表
日期 电 机 温 度 ℃ 58.5 泵驱动端轴承振 动值 （mm/s） 电机驱动端轴承振 动值（mm/s） 垂直 0.3 5.4
水平 轴向 垂直 水平 轴向 3.2 7.6 4.5 9.0 2.9 5.1 1.0 6.1 0.3 2.3
基频、分数倍 不稳定 亚谐波 不稳定 不稳定
转速频率谐波 1X 基频分数倍亚 2X、3X 谐波
根据轴承的振动间峰能量gSE进行判断，当gSE值大于1时应考虑轴承故障
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3、循环水泵电机振动超标故障的分析、处理
3.1设备简介
聊城发电厂2×600MW机组每台机组配备三台湘潭电机股 份有限公司制造的立式、单吸、单级转子可抽出式混流泵。电机 型号：YKSL-2300；电机功率：2300KW；电机转速： 372r/min，电机上轴承为滑动轴承，下轴承为SKF3215滚动轴 承。
山东中华发电有限公司聊城发电厂 （ 4）点检管理信息系统的建设 （4）点检管理信息系统的建设 为了加强现代化点检管理，实现点检数据共享，我厂注重点 检管理信息系统的建设。 a、开发设备实时数据（PI）系统，使管理和检修人员及时 了解及掌握设备运行状态，分析及诊断设备异常或故障； b、状态检修分析软件功能对重要设备进行在线监测与分 析，根据振动频谱特征得出机器故障的诊断结论，如不平衡、不 对中、松动、共振、转子摩擦、滚动轴承故障等； c、在MIS系统平台上自行开发，用于将点检人员人工采集的 设备参数进行记录存档，并有点检人员对设备的工作状况的分 析，以便使各职能部室及运行管理人员对设备参数进行分析，对 机组今后的运行及调停检修规划做出决策； d、在状态检修记录台帐中，还将设备不安全情况分析及设 备月度状态情况纳入其中，实现全厂范围内的状态检修资源共 享。
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二、状态检修应用实例 1、引言
转动设备的状态监测和故障诊断是在设备运行中 或基本不拆卸机械结构的情况下，对转动设备的技术状 态进行定量测定，通过对所测信号的处理和分析，并结 合诊断对象的历史状况，来定量识别转动设备及其零 件、部件的实时技术状态，预测转动设备的异常及未来 技术状态，并对故障部位、故障原因进行分析和判断， 及时确定必要的对策和最适宜的修理时间。本篇文章要 讨论的是设备振动离线诊断方法在火力发电厂循环水泵 和定子冷却水泵等设备上的具体应用。