立式高压电机振动故障分析与处理

立式高压电机振动故障分析与处理

发表时间：2018-01-10T10:04:41.100Z 来源：《电力设备》2017年第27期作者：郝元林享[导读] 摘要：某电厂两台立式高压电机在调试期间，非驱动端轴承径向振动严重超标，多次调整后无明显好转。

（福建福清核电有限公司福建福清 350318）摘要：某电厂两台立式高压电机在调试期间，非驱动端轴承径向振动严重超标，多次调整后无明显好转。经测试分析表明故障为螺栓虚脚及底板结构缺陷等所致。通过消除虚脚及添加减振垫片等方法，最终消除振动故障，为同类机组振动故障处理提供了参考。

关键词：立式高压电机；振动故障；螺栓虚脚；底板缺陷；减振垫片 Abstract:During commissioning of two vertical and high-voltage motors in a power plant, the radial vibrations of the motor non-driving end bearings are found undue. The faults keep the same after being extensively debugged. Through spot tests and analyses, the authors consider the faults are due to the bolt-gap and foundation-plate flaw. By the way of eliminating bolt-gaps and adding damper shims, the vibration faults are removed finally. The methods in the paper can be adopted in other vibration troubleshooting situations. Keywords：Vertical and High-voltage Motor; Vibration Fault; Bolt-gap;Foundation-plate Flaw; Damper Shim 观察表3，可知供货商C版文件（现行采用）的力矩值较小，可能导致电机紧固不足产生松动，从而导致振动故障。

为此，将上述连接板螺栓和地脚螺母力矩增大至供货商A版文件要求重新紧固（M20螺栓保持C版要求）。对电机试车，最大振动值却升至7.8mm/s。由此，排除了螺栓力矩不足的因素。之后，将上述螺栓力矩值减小至供货商C版文件要求，此时最大振动值降低至5.5mm/s （仍超标）。

为进一步探究故障原因，确定先从力矩较小便于施工的电机机座螺栓着手，适当减小紧固力矩（前已验证振动值随螺栓力矩增大而增大），检查振动变化情况。

起动电机A后，将一颗机座螺栓力矩从345N•m减小为100N•m，电机最大振动降为2.7mm/s。然后按该方法处理邻近第二颗螺栓，最大振动变为2.0mm/s。依次处理完最后一颗螺栓后，最大振动降为1.6mm/s。

上述轴承振动值随螺栓力矩增大（减小）而显著增大（降低）的现象比较符合螺栓虚脚或基础缺陷等导致的振动故障特征。综合前述分析，判断电机振动故障原因是螺栓虚脚或电机底板结构缺陷。 3电机振动故障处理 3.1电机A振动故障处理 3.1.1处理过程

现已得出机座螺栓虚脚是导致振动超标的因素，则采取打百分表法测量出电机座的虚脚情况，然后通过添加不锈钢垫片予以消除。主要过程如下：

1)标点。将两法兰面分别等分为若干测量点并标记（两法兰面的测量点应在法兰就位时重叠）；

2)架表。架百分表于电机联轴器上并将指向电机座法兰面，然后将电机轴盘车一周记录各测量点的表值。测连接板法兰面虚脚时同理。

3)计算。将电机座法兰和连接板法兰重叠位置的测量点数值分别求代数和Xi，若其中最大值为Xmax，则任一测量点的虚脚（间隙）值Xj。 Xj=Xmax—Xi 4)垫实。根据计算的虚脚值，添加对应厚度（Xj）的垫片。

将电机正确就位后再用塞尺检验，若仍有间隙须补偿，最后将所有螺栓按要求正确紧固。

3.1.2效果验证

为避免不锈钢冷却水管道的应力干扰前述调整结果，将冷却器法兰处更换为橡胶软管后对电机试车，检查最大振动降至1.4mm/s（合格）。然后将橡胶软管换成正式不锈钢管，最大振动增加至3.8mm/s（超标）。分析原因是在消除虚脚过程中，电机位置移动导致冷却器进出口法兰偏移，将冷却水管道连接后，冷却水管道对电机施加过大应力而导致振动增大。

为此，采取以下步骤消除管道应力：拆卸冷却水管道，先将不锈钢冷却水管道连接至冷却器法兰上，再连接好另一端法兰。再次对电机空载试车，非驱动端轴承最大振动降为1.8mm/s。

至此，消除机座螺栓虚脚后，电机A空载振动值合格。

3.2电机B振动故障处理 3.2.1处理过程

参照电机A消除故障的方法处理电机B，振动故障始终无法消除，且无论冷却水管为不锈钢管或橡胶软管，振动值均超标，甚至一度达到11.3mm/s，显示了电机B振动故障的复杂性。

据前文分析，判断电机B存在底板结构缺陷。为此，吊出电机B，检查电机底板等。

检查得出如下两点可能导致振动超标的因素： 1)法兰翘边。检查发现连接板在与电机座配合的法兰面、基础板与连接板配合的法兰面均存在一圈最大0.10mm的翘边，测量电机法兰面平面度合格（如图4示）。测量得电机连接板水平度为0.15mm/m，稍高于0.10mm/m的标准值，但据现场经验该微差不至于造成振动故障。

2)法兰垫片质地不佳。检查发现上述两个法兰配合处均有一块环形非石棉垫片（KLINGERSIL C4430），观察出该垫片明显未得到均匀压缩（表明法兰面配合不均匀），且垫片部分区域已被挤压损坏。

由于翘边的存在，使得法兰面不能完全均匀贴合，加之非石棉垫片质地较硬、延展性差，不能将已经存在的间隙充分填充补偿，因而法兰螺栓紧固后两法兰之间总存在虚脚（间隙），同时在螺栓紧固后还会使法兰过度挤压变形等，由此导致刚性较低的非驱动端轴承产生振动故障。

为此，分析出电机B振动故障主要有以下两种处理方案：

1)进行机加工。通过机加工消除法兰翘边，并调整连接板的水平度至合格。该方案优点是一劳永逸；缺点是工期长（涉及各管理机构的层层审查等）、影响连接板机械强度等。

2)添加减振垫片。将连接板水平度调整合格，然后将非石棉垫片更换为减振垫片。该垫片应具有强度适宜、延展性和减振性好、寿命长等优点。通过螺栓紧固将连接板法兰与电机法兰间的由于翘边而存在的间隙充分、均匀填充，完全消除虚脚等降低振动。该方案优点是便于施工；缺点是该垫片寿命到期后需再次更换垫片，且该方法鲜有先例。

现场综合考虑质量与进度等多重因素后决定采取方案二。

首先，将连接板水平度调整至符合0.10mm/m的要求。经多次对比分析，最终选定一种常见的膨体聚四氟乙烯垫片。该垫片继承了传统聚四氟乙烯的优点的同时除去了普通聚四氟乙烯的硬度过大、抗蠕变性差等缺点，具备十分良好的柔韧性、抗蠕变性、寿命长、减振和隔振性等优良性能，且适用于缺陷法兰面配合的工况[8-10]。吊出电机，在两个翘边的法兰面处分别添加一圈约2.5mm厚的膨体聚四