350MW汽轮发电机组的振动分析及处理探讨.doc

1、350MW 汽轮发电机组的振动分析及处理探讨摘 要汽轮机的异常振动是发电厂中的常见故障，并且这是一种比较难确定原因的故障。本文主要结合发电厂的汽轮发电机组实例，分析了振动的实际状况，并就其原因和处理措施进行了相关探讨。 关键词350MW；汽轮机；发电机组；振动；处理 中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0193-01 汽轮发电机组在火力发电厂中承担着十分重要的任务。因为它需要运行较长的时间，并且关键部位受到了长期的磨损，汽轮发电机组常常发生故障，这在很大程度上阻碍了发电机组的正常运行。而汽轮发电机组的振动就是汽轮机最常见的故障之一。 1.概况

2、本文的汽轮发电机组是东方电厂#2 机 350MW 机组，它的轴系结构如图 1 所示。 汽轮发电机组轴系主要构成是高中压转子、低压转子、发电机转子和集流环转子。这些转子之间都是刚性联轴器联接，共有 6 个支承轴承（如图 1） 。#1、#2 轴承是支承汽机高中压转子的落地轴承，#3、#4 轴承是汽机低压转子的两个坐落在排汽缸上的支承轴承，#5、#6 轴承是支承发电机转子的端盖轴承。 2.振动的实际状况 2.1 空载 3000r/min 的振动情况 在 2010 年第一次修理后，机组启动了三次冲转至 3000r/min 的额定转速，#5 轴的振动出现了大幅值的变化，跟大修前的振动存在很大的差异。 2

3、.2 350MW 负荷的振动情况 带负荷过程中#5 轴振动出现随负荷及时间增长的热变量，#5 轴绝对振动幅值可升至 190m 以上。 结合振动测量与试验，发现机组振动时出现了下述特点： 首先，当每一次启动 3000r/min 机组时，都会存在不一样的振动幅值。其次，#5 轴振动频谱中存在较大 2X、3X、4X 成分。再次，当带负荷运行后，#5 轴振动存在较大热变量。最后，当发电机氢温从 38上升到42后，#5 轴振动下降了 20-30m。 2.3 机组振动原因分析 转子没有真正对中。从检修情况来看，联轴器对中情况比检修前存在较大的变化。 机组由于运行方式不同，转子可能存在可动部件的位移。 #5

4、 瓦轴振随负荷和时间波动，可以看出，发电机油挡和密封瓦可能发生了轻微的动静碰磨。 从#5 轴承比相邻的#4 和#6 轴承。金属温度偏低 315，进而推断#5 瓦轴承负荷略显偏轻。 发电机在部分与部分之间存在冷却不均的问题，最终导致了#5 轴的异常振动。 2.4 处理方法及结果分析 因为机组的振动是由众多因素导致的，再加上复杂的工期条件，不能在现场进行逐项的检查措施，所以无法做到彻底根治，最终确定使用动平衡方法加以处理，通过在低发联轴器三次配重，累计配重 491.4g 后，发电机的轴振动都是在适当范围内，轴振幅值是在 100m 之内。 3.机组运行数天的振动情况 3.1 机组振动试验和分析 当适

5、当处理振动后，将机组投入到实际运行中，因为运行时间的推移，振动的范围也慢慢增大。数天后，#5 轴的振动越来越大。测量结果见表 2。 表 2 表明，#5 轴振动与无功和发电机冷氢温度有关，为此进行维持负荷稳定运行、变负荷运行、变发电机冷氢温度试验。 3.2 机组振动特点 试验发现该机振动有如下特点： 振动与有功负荷关系不大，振动与无功负荷大小和发电机冷氢温度高低有关，无功负荷增加且冷氢温度低，振动就增大； #5 轴的绝对振动基频和通频信号，#6 轴的绝对振动基频信号有周期性变化，一个周期时间约为 40min； 轴振动幅值增减时振动相位角变化在 120-200； #4 轴的绝对振动通频信号在时间趋

6、势图（图 3）中出现不规则振动突变。 3.3 临时措施 因为机组处在发电高峰，不能进行停机处理，为了确保电厂的正常运行，应该进行如下处理： 强化现场的振动监测，绝对轴振动幅值不得超过 200m； 带无功负荷150Mvar； 发电机冷氢温应当控制在 40-46以上。 4.机组振动故障的诊断和处理 4.1 机组振动特点 #5 轴振动最突出，振动成分以基频为主，振动属于普通强迫振动； #5 轴绝对振动与相对振动同时增减； #5 轴振动增加时，轴承瓦振动变化不大； #5 轴承座在 3000r/min 附近出现共振峰值，而相邻的#4 和#6 轴承无此现象； #5 轴振动带负荷后的转子振动热变量方向基本维

7、持在 1600 的定值。 4.2 不能排除的振动原因 大修前后机组振动状态的差异，如：空载 3000r/min 下#5x 向振动由原来的 11m/2400 变为 70.3m/1920，是由于检修调整改变了轴系对中与平衡状态所致。 发电机转子存在一定的热变形，带负荷之后#5 轴振动在空载振动基础上同向增加，振动热变量幅值为 115.4m/1600。 4.3 治理方案 在电厂中导致振动的原因很多。在查找振动主要来源时要注意下面几个要素：振动的频率是 1X，2X，l/2X 等，振动的相位是否有变化及相邻轴承相位的关系，振动的稳定性如何（指随转速、负荷、温度、励磁电流、时间、等的变化是否变化） 。例如

8、汽轮机转子质量不平衡会有下列现象：升速时振动与转速的二次方成正比，转速高振动大。特别过临界时振动比以往大得多。振动的频率主要是 1X。振动的相位一般不变化及相邻轴承相位出现同相或反相。根据振动特征与日常检测维修记录多方面分析，找出故障原因最终排除。 在本电厂中，在大量计算试验数据后，精确找到热变量的向量值，采用对机组进行热态转子动平衡的治理方案的分析与计算，把空载3000r/min 工况下#5 轴振动幅值，按热变量反向一半幅值为依据。在低发联轴器校正平面与上次同方向的加重 499g，最终有效的将发电机振动降到了 76m 以下。 振动是影响汽轮发电机组安全的最重要参数之一，相关单位对此都十分重视

9、。 该机组通过两次转子动平衡试验处理，最终将绝对轴振动控制在 76m以下。导致该机组振动的原因是转子对中度偏差与发电机转子外伸端不平衡的综合效应，发电机转子热变形导致的不平衡量，发电机的#5 轴承基础刚度差，支承结构在工作转速附近存在共振，致使振动放大。 参考文献 1 童小忠.宁海发电厂 l 号机组异常振动分析诊断与处理J.汽轮机技术.2008，50（4）：306308. 2 李卫军，童小忠，吴文健.600 MW 机组 LPII 转子叶片叶冠脱落分析J.汽轮机技术.2008，50（6）：462-464. 3 王延博.大型汽轮发电机组轴系不对中振动的研究J.动力工程.2004，24（6）：768774.