30MW机组发电机振动故障诊断.doc

30MW机组发电机振动故障诊断 摘要针对国内某电厂在汽轮发电机冲车时发生突升振动无法定速的故障实例，对其发生故障的原因进行分析，并将结果进行了一定的归纳总结。 关键词30MW 发电机 振动 突升 油膜振荡 中图分类号F407.61 文献标识码A 文章编号 国内某电厂二期扩建工程规模为130MW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254m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226m、225m，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200m，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200m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530Min，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37m，其他各瓦均小于30m，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60m，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420m，减小到330m，3瓦顶隙维持420m，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300m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103m，3000rpm定速下，机组各瓦轴振均小于35m，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。 参考文献 [1] 施维新 石静波. 汽轮发电机组振动及事故 [M]，北京.中国电力出版社. 2008.