某1000MW 发电机振动超标原因分析及处理

某1000MW 发电机振动超标原因分析及处理

发表时间：2015-01-08T10:43:45.230Z 来源：《科学与技术》2014年第11期下供稿作者：张春林石永锋[导读] 振动原因分析与处理发电机转子3000r/min 定速以及低负荷运行时振动情况良好，说明转子原始质量不平衡是好的。

华电江苏分公司张春林华电电力科学研究院石永锋

摘要：某厂1000MW 发电机在调试启动带负荷过程中存在振动快速爬升现象，在高负荷阶段表现得尤其明显，技术人员判断故障原因为热不平衡以及动静碰摩，因转子热弯曲量过大，在三次动平衡处理未果后，发电机进行抽转子检查，最终通过检修手段，对密封瓦、轴瓦以及转子与铁芯间隙进行了调整，机组振动值达到合格范围。该机组的振动特征及处理过程具有代表性，本文给出了分析、诊断的思路和处理过程，可以为类似故障的治理提供借鉴。

关键词：发电机组；动平衡；动静摩擦

前言某厂#2 汽轮机是上海汽轮机有限公司和德国西门子公司联合设计制造的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、八级回热抽汽、反动式汽轮机N1000-26.25/600/600，机组设计额定输出功率为1000MW。发电机由上海电机厂设计制造，型号为THDF-125/67，水氢氢冷却，无刷励磁，励磁机型号为ELR-70/90-30/6-20N。汽轮机为五支撑，发电机为三支撑，整个轴系由8 只落地式径向轴承支撑。轴系支承见图1。

图1 #2 机组轴系结构1 机组振动情况介绍#2 机组于2013 年9 月11 日18：00 进行第一次调试启动，顺利到达3000r/min，在定速过程中因为振动大打闸停机；第二次冲转，机组顺利定速，并网带低负荷，振动情况良好；9 月16 日机组消缺后再次启动，并网带800MW 负荷后7 瓦轴振动快速爬升，最高到239μm。

1.1 第一次启动#2 汽轮发电机组首次启动，低转速下各轴颈原始偏摆较小，表明轴颈光洁度良好，对轮连接状态正常，转子不存在热弯曲。

22：27，机组首次3000rpm 时发电机振动见表1。图2 为发电机各轴振波特图。经分析，认为发电机转子在定速时出现动静摩擦，初步判断摩擦部位为近#6 瓦处的油档和密封瓦。决定低速盘车，待转子热弯曲消失后再次冲转。表1 #2 发电机首次3000r/min 振动（一倍频幅值/一倍频相位/通频幅值）

1.2 第二次启动机组第二次启动，9 月13 日0：25，3000rpm 定速振动良好。5：04 各项试验结束后发电机轴系振动如表2 所示。9 月13 日～9 月16 日，由于其他缺陷，机组400MW 以下负荷运行，发电机轴系振动基本稳定，处于良好水平。表2 #2 发电机3000r/min 振动（一倍频幅值/一倍频相位/通频幅值）

2 振动原因分析与处理发电机转子3000r/min 定速以及低负荷运行时振动情况良好，说明转子原始质量不平衡是好的。发电机转子初次定速时振动出现快速爬升，从振动频谱成分、爬升的速率以及升降速波特曲线的对比分析，判断发电机转子发生了动静摩擦，使得转子发生热弯曲。机组带负荷过程中，800MW 以前振动随负荷增大缓慢爬升，重复性较好，判断转子发生了稳定性热弯曲，这种热弯曲可能来源于转子材质、联轴器、以及电气等原因，在现场常通过动平衡解决。800MW 运行一段时间后，振动较快爬升，判断转子发生了动静摩擦，发电机摩擦一般发生在油挡、密封瓦等部位。

在处理系统缺陷过程中，决定对#7 瓦振动进行处理，主要基于发电机存在的两点故障：动静碰摩和转子热不平衡。当时决定不对发电机进行扩大检查，在运行方式上将密封环油流量从0.25L/h 降低至0.18L/h，提高密封油温缓解密封瓦碰摩；同时，进行动平衡处理，降低机组热不平衡量。

2.1 第一次动平衡第一次加重在励发对轮加重530g，加重角度310°。

9 月21 日机组启动，19：05，3000rpm 定速，发电机振动数据见表4。并网带负荷，#7 瓦轴振随负荷上升逐渐爬升，以一倍频变化为主，特别是500MW 以上爬升速度加快，负荷稳定后振动也能维持稳定，到900MW 负荷时#7 瓦轴振爬升至240μm（通频）。#6、#8 瓦轴振趋势与#7 瓦相同。

第一次动平衡处理与预期偏差较大，分析可能原因是发电机转子动静摩擦没有消除（图3）。

表4 #2 发电机3000r/min 振动（一倍频幅值/一倍频相位/通频幅值）

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解列）第二次动平衡调整后#7 瓦振动仍然与预期偏差较大，#7瓦振动在带负荷过程中依然出现大幅爬升，发电子转子动静碰摩依然没有消除。在试图运行中摩开间隙的同时，继续进行第三次动平衡处理。

2.3 第三次动平衡转子热不平衡如此之大，如需彻查，需抽转子，经与上海发电机厂确认后，再次进行平衡配重尝试，该次配重主要是想控制满负荷阶段发电机6、7 瓦的轴振水平。第三次加重将平衡块调整为385g/25?。

经第三次配重，满负荷运行#7 瓦轴振基本稳定在200μm。

3 抽转子检查及处理经过三次动平衡尝试后，#2 发电机振动有所较小，但依然很大，这主要源于发电机转子热不平衡较大以及高负荷阶段发生的动静摩擦。稳定的热不平衡量在现场一般可以通过现场的平衡的方法解决，但是由于高负荷段动静摩擦的影响，这台机组三次动平衡均收效甚微。汽机部位的摩擦常采用坚持运行现场摩开的方法，但是发电机密封瓦部位的碰摩与汽机汽封部位的碰摩不同，很难磨开，#2 发电机带负荷过程证明了这点。

为了机组安全稳定运行，决定对#2 发电机进行抽转子检查，进一步查找发电机转子热不平衡量以及动静摩擦的原因。

发电机转子交流阻抗试验和极平衡试验：数据反映状态良好，排除了发电机转子匝间短路的可能。发电机转子还进行了通风试验：该试验在静态状态下，只能检测和评估通风孔是否通畅，各孔通风量的大小因检测手段的限制无法定量评估，试验初步排除了通风道堵塞是机组振动主要原因的可能。

检修还对轴系对中情况进行复查调整：复查数据反映汽发对轮中心略有上张口（0.08mm），复装时按要求调整为下张口