30MW机组发电机振动故障诊断-2019年精选文档

30MW机组发电机振动故障诊断

国内某电厂二期扩建工程规模为1×30MW汽轮发电机燃煤

供热机组，其中汽轮机为杭州汽轮机厂制造，型号为

EHNG50/50/32，发电机为济南发电机厂制造，型号为QFN-30-2。在机组首次启动冲转过程中，升速至2620rpm时，汽轮机#2瓦、发电机#3、#4瓦振动瞬间突然增大，#3、#4瓦轴振增大至

254µm跳机，随后第二次启动在相近转速下，因振动大跳机，第三次启动，采用降低升速率至50rpm/min，在 2573rpm下，#3、#4瓦轴振分别达226µm、225µm，免强升至3000rpm，超速试验后，停机消振。

振动测试机故障诊断根据振动现象和DCS采集的曲线，该振动在某一转速下振动会突然陡增，瞬间达到跳机值，而发电机两侧的振动探头采用的是外置式的，我会同现场工程管理人员一起讨论分析后，首先排查是否是振动探头共振产生的假振动；随后又对安装环节进行了复查，同时根据发电机厂家意见调整了3#、4#轴瓦顶隙和修挂了油囊，先后又重新启动机组后两次，振动依然存在，未有丝毫改变。为查明该机振动故障原因，在认真查阅、分析了前五次启动的振动曲线和数据后，对机组发生振动的轴颈侧面上架设了仪器后，再次启动对振动进行了测试，根据仪器反应的数据对该机的振动故障作出如下诊断。

1.1振动故障原因初步分析前五次启动的振动曲线、历史数

据，对该机存在的振动问题及其原因，可作初步判断。

2000-2500rpm下，#2瓦轴振爬升：2000-2500rpm中速暖机时，#2瓦振动爬升是转轴碰磨引起，这是新机试运、机组大修后启动常见的现象，由于新机安装、大修中，调整了轴封间隙，尽管间隙的控制都是依照制造厂的要求进行，但是静态下的间隙合理，并不能保证动态下的间隙合适，因此，启动过程中，转子与轴封碰磨，产生热弯曲引起振动是难免的。从最后一次启动跳机后降速振动曲线看，在汽机转子临界转速下，#2瓦轴振达

200µm，这一振幅值应该将不合适的动静间隙磨大，下次启动在这一转速暖机时，碰磨振动估计不会发生。在

2600-2700rpm时，#2、#3、#4瓦轴振突升跳闸。从大量现场振动故障经验看，能够引起轴振动瞬间突升，且量值达200µm 以上的振动原因，主要有三种，一是由于测振系统故障，常见的有测振杆共振，转轴上存在凹坑等；二是轴瓦自激振动，常见的有半速涡动或油膜振荡；三是转轴碰磨，但轴振升高时滞将达5~30Min，这一故障首先可以排除。剩下不能排除的振动故障原因，是轴瓦发生了轴瓦自激振动，但是从振动历史曲线看，振动曲线光滑，没有明显的锯齿形，这与常见的轴瓦自激振动趋势曲线不吻合，见图1.，但当振动增大持续时间很短，仅有3-5s，当测振系统采样点不足时，会导致曲线光滑，为此机组必需再次启动验证这种分析。

图1. 升速至2720rpm，#4瓦轴振大跳机时曲线振动测试和

故障原因确认再次启动机组，考虑到振动增大的突发性，此次启动，采用正常（运行规程要求）的升速率升速至2550rpm，观察#2、#3、#4瓦振动，其目的有两个，一是观察#2瓦轴振是否爬升；二是测量#3、#4瓦振动频谱。经测试，#2瓦轴振稳定且不大，见表1.序3、序4，为了进一步验证，再降转速至2400rpm 下观察，#2瓦振动稳定，如表1.序5，由此证明上述前五次启动，#2瓦振动爬升的故障原因是转轴碰磨的诊断正确。

表1. 机组启动振动监测值

单位：μm

备注：1. 表中轴振数据均取自机组的TSI端子，瓦振数据为现场实测，“⊥”表示垂直振动，“X”为面对机头左侧上45°方向轴振，“Y” 为面对机头左侧上45°方向轴振；2.表中数据，带相位的为基频（50Hz）振动幅值，阴影部分为22Hz频率振动幅值，“T”表示通频振动幅值；

为了避免因升速导致的#3、#4瓦轴振突升而跳机，采取缓慢提高转速，逐步逼近发生振动突升的转速，每次提升转速

20rpm，将转速升至2660rpm，#3、#4瓦轴振仍稳定，表1.序6。再将转速升至2663rpm，#3、#4瓦振动出现不稳定，但波动最大值还不足以引起跳机，对这一转速下振动进行频谱分析，经分析，查明振动增大的主要分量都是22Hz频率的振动，对应转速为1367rpm（发电机转子第一临界转速），由图2.可见，22Hz振动分量值，#1、#2瓦较小，而#3、#4瓦较大，由此也就可以确认

油膜震荡的起因是发生在#3、#4瓦上，同时可以确认该机发生了油膜振荡，见表1.序7，图2.。

图2. 2664rpm下，#1-#4瓦X向轴振频谱图

2、消振对策上述分析诊断已经指出，该机振动增大引起跳机的故障原因是发电机轴瓦发生了油膜振荡。引起油膜振荡的原因总的来说有，轴颈扰动过大和轴瓦稳定性差两个原因，消振对策应针对这两个故障具体情况而定。这里所说的轴颈扰动过大，不是指转子暂态瞬间产生的扰动，而是指稳定的扰动，进一步说是指轴颈与轴瓦之间的相对振动，引起转轴振动过大的原因有转子热弯曲、转子永久弯曲、轴系连接同心度和平直度偏差，因发电机转子尚未带负荷，故转子还不存在明显热弯曲，而轴系连接同心度和平直度偏差，在500rpm测量各瓦轴振原始晃度，只有#3瓦为37µm，其他各瓦均小于30µm，见表1.序1，由此可以排除这一故障。接近发生油膜震荡时的转速下，机组各瓦轴振最大不超过60µm，因此从振动测试结果来看，可以排除轴颈扰动过大引起的油膜震荡。影响轴瓦稳定性因素较多，它涉及轴瓦设计、制造、检修和运行等方面，影响轴瓦稳定性的常见故障原因有轴瓦顶隙、轴瓦型式、载荷。第一次消缺时，制造厂将#4瓦顶隙由原来的420µm，减小到330µm，#3瓦顶隙维持420µm，修后启动，振动问题依然存在，可见在这种型式的轴瓦上，单纯的降低轴瓦顶隙，是不能有效增加轴瓦稳定性，抑制油膜震荡。

3.消振对策的实施及结果经现场研究、讨论后决定，考虑到采用我所提出的消振方法，将#3、#4瓦上瓦乌金填满需要加工新轴瓦。新加工的轴瓦到厂后更换完毕，并将#3、#4瓦顶隙均降低至300µm后，启动机组，顺利升速至3000rpm后定速，升速过程中，最大#4瓦轴振103µm，3000rpm定速下，机组各瓦轴振均小于35µm，各瓦乌金温度小于75℃，达到了满意的消振结果，

4.结束语1）该机升速至2666rpm下#3、#4瓦振动突升、跳机的故障原因是发电机轴瓦产生油膜振荡，并引起其他轴瓦轴振明显升高。2）更换#3、#4瓦后，有效地消除了油膜振荡。3）该机整个消振过程，故障原因诊断明确，消振措施切实有效，整个消振没有走弯路，也没有像一般故障诊断，进行多次起动进行振动试验。从振动故障诊断，消振对策的实施都是一步到位，在最短的时间内，获得了十分满意的消振效果。