600 MW发电机端部振动偏高的处理

李春和，曾祥卓

（广东珠海金湾发电有限公司，广东 珠海 519050）

600 MW发电机端部振动偏高的处理

李春和1，曾祥卓2

（广东珠海金湾发电有限公司，广东 珠海 519050）

某厂4号发电机端部振动偏高，曾因振动严重造成水电接头松动脱落，导致发电机定子接地保护动作停机。为保证设备能够安全稳定运行，通过合理改变运行参数及采取在发电机上部压沙袋的方法，成功降低了端部振动，介绍了调整的经过和实际效果。

发电机；端部振动；降低；调整

0 引言

发电机定子绕组损坏是严重威胁电网安全运行的重大设备故障，因修复难度大和抢修时间长，往往给发电企业造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响［1］。在 《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中特别介绍了防止发电机定子绕组端部损坏事故的具体措施［2］。本文以现场试验数据为基础，通过长期实践跟踪，找出了QFSN-600-2水氢氢型发电机定子绕组端部振动偏高的处理方法。

表1 4号发电机技术数据表Tab.1 Technical information of No.4 generator

2010年1月14日，4号发电机定子绕组发生单相接地故障跳闸，分析原因为引线固定质量不良，同时定子线圈端部采用刚性连接，导致定子引线固定处严重振动，第39槽上层线棒励侧水电接头金属疲劳导致漏水烧损，并对汇水管接地，造成发动机接地保护动作。随后对4号发电机定子重新绕线复装，安装了发电机端部振动监测系统，振动测点布置如图1所示。其中测点9为切向，其余测点均为径向，并将振动数据引入DAS画面，如图2所示。当振动值≤250μm时，可无限制地长期运行；振动值＞250μm≤400μm时，发报警信号，可继续运行，但应找出具体原因；

1 设备概况

某厂4号发电机为上海电气电站设备有限公司上海发电机厂2006年生产的QFSN-600-2水氢氢型汽轮发电机，技术数据见表1。2007年2月10日通过168 h试运后正式投运。同年11月进行投产后的第一次检查性大修时，发现1根汽端气隙挡板固定螺栓脱落，1根励端气隙挡板紧固螺栓断裂，3根端部引线固定板紧固螺栓松动及部分定子槽楔松动，厂家技术人员处理并修复了以上缺陷。振动值＞400μm时发停机信号，此时不宜继续运行，应尽快停机处理或采取措施降振动。振动值的变化大于100μm，这种变化可能表明已产生损坏，或故障即将来临，或其他异常。实际运行务必控制振动小于250μm报警值，否侧振动呈非线性突升增加控制振动难度，持续高振动将被迫停机检查。

2 端部振动调整措施

端部振动监测系统投运后，端部振动最高点为励端16槽下层引线径向振动 （L2），L2点振动与发电机有功功率关系曲线如图3所示。振动短时最高值为263μm，出现在500 MW时，稳定后253μm左右，其余振动值随发电机有功变化而变化，各典型有功功率的最大振动值如表2所示。在检测4号发电机端部固有模态试验时，发现A相套管出线位置存在96.0 Hz的固有频率。

图3 L2点振动与发电机有功功率关系曲线Fig.3 Relation curve between L2 point vibration and generator active power

表2 典型有功功率的最大振动值Tab.2 Typical maximum vibration in different active power

针对500 MW时励端16槽下层引线径向振动高报警的问题，经过实践总结，合理改变发电机运行系统参数，特别是提高发电机整体温度和调节发电机汽机端和励端冷氢温度差值，两方面能明显降低端部振动值。主要通过以下几个方面实现：

（1）提高发电机的整体温度可以改变发电机端部的固有频率，从而避开共振区域，这主要是通过提高定子冷却水温度，从而提高定子线棒的温度［3］，增加发电机饶性振动，同时由于电机整体温升变化，改变电机振动中心，相应改变发电机定子固有频率。将发电机定子冷却水进口温度由额定的45～50℃提高至53℃，考虑发电机温升不宜过高，控制发电机定子冷却水出口温度不超过68℃为宜，相应提高冷氢温度、密封油温，改善发动机的刚性振动。

（2）发电机冷氢温度调整为最高值46℃，通过改变两端冷却水量的多少等措施，控制励磁端冷氢温度比汽机端冷氢温度低3～6℃，即要求汽机端冷氢温度要保持比励磁端高，长时间运行实践证明：如果汽机端冷氢温度比励磁端低，则会导致振动急剧上升，如图4所示。可能由于发电机本体、基座平衡也存在部分偏差干扰端部振动，通过偏差控制，相应调整发电机本体中心平衡度，改善其电磁振动。图中曲线Ⅰ为汽机端冷氢温度，曲线Ⅱ为励磁端冷氢温度，曲线Ⅲ为励端16槽下层引线径向振动 （L2），为验证励端与汽端冷氢温差对振动影响，尝试使其温差调整反过来，即励磁端冷氢温度比汽机端冷氢温度高4～5℃，机组负荷降至300 MW时，振动值由190μm突升至303μm，马上调整其两侧温差，调整机组负荷，振动稳定在200μm以下，DCS画面增加励端与汽端温差报警，及时控制温差变化。

（3）发电机无功过大也会导致发电机端部振动增大。正常运行中，控制无功最大出力不超过160 MVar，尽量控制其进相运行，减少端部温升。

图4 振动随汽机端与励端冷氢温度差值变化关系Fig.4 Relation curve between vibration and cooler hydrogen temperature margin in turbine end and excitation end

从2011年11月15日开始，即使在发电机有功功率稳定时，发电机端部振动监测系统显示励端16槽下层引线径向振动 （L2）测量值波动很大，如550 MW时通常长时间在190～254μm之间频繁变化，经专家对该点进行了测试，并与发电机端部振动监测系统现实数据进行了对比分析。励端16槽下层引线径向振动存在4～6 Hz低频成分，幅值在1～3.5 mm／s，该测点出现的振动通频幅值波动主要是由于低频成分的存在，低频成分积分成位移值时被放大，使通频幅值出现大幅度波动。

端部振动监测系统所采用的FOA-100光纤加速度传感器，其频响范围为50～350 Hz±5%，频率在30 Hz时灵敏度衰减10%，可判断该型号传感器对4～6 Hz频率响应灵敏度很低，经厂家12月8日更换装硬件滤波卡件，并将端部线棒振动30 Hz以下低频成分全部滤去，现端部振动各点均测量稳定，未出现大幅波动现象，但对数据进行分析，定子相位开始变大，达20°。而且励端16槽下层引线径向振动 （L2）也开始出现逐步爬升的现象。

此后，在低负荷时 （≤350 MW），励端16槽下层引线径向振动 （L2）上升较快，比500 MW时振动更加明显，长时间偏高不下，特别是在300 MW时，由于有功功率低，发电机整体温度下降，励磁端16槽下层引线径向振动 （L2）长时间持续278μm高报警，同时8号轴承瓦振也偏高，通过对测点进行测试表明：励磁端所有测点变化趋势高度一致，转频分量都大于二倍频分量，而二倍频分量与发电机电流有关，分析发电机存在50 Hz的整体振动，可能与发电机内部气隙、固定结构、电磁共振有关，同时在4号发电机位置明显地面振动在比临机大，4号发电机机座、地面基础、相连管道振动可能存在不平衡。因此，虽通过采取上述三项措施能降低一定数值，但振动值仍超过250μm。为此，将定子冷却水进口温度由53℃提高至58℃，进一步提高发电机整体温度，随着温度逐步提高，振动值逐渐下降，如图5所示。同时8号轴承瓦振也有所下降。但受限于定子冷却水出口温度和防止发电机定子温度升过大，定子水进口温度不能继续提高。

图5 振动值 （Ⅰ）与定子冷却水进口温度 （Ⅱ）关系Fig.5 Relation curve between vibration （Ⅰ）and inlet temperature of stator cooling water（Ⅱ）

同时，根据现场氢冷器冷却水管道振动明显，发电机振动部分可能由此引起，对4号发电机汽机端、励磁端采取压重物的处理方法，对发电机两端氢冷器上部压沙袋，如图6所示。主要目的是增加发电机上层重量，减低上部随下部的振动，减少由外部振动因素干扰。通过试验得出两端各压沙袋2 t时，效果较好，能满足发电机运行要求，加沙袋过程振动变化如图7所示。随着两端所加重物质量的增加，发电机端部振动值 （曲线Ⅰ）和8号轴承瓦振 （曲线Ⅱ）逐渐减小。

通过以上方法处理，4号发电机300 MW时励端16槽下层引线径向振动 （L2）由278μm最低降至170μm左右，正常不超过195μm；500 MW负荷点振动值也下降至150μm左右，保证了在300～600 MW机组正常调峰负荷段内全程未达到报警值，最高点振动值基本能控制在200μm以下，见图8。

图8 经处理后，端部振动最大值与负荷的关系Fig.8 Relation curve between stator end vibration and active power after treatment

3 结论

实践证明，以上处理方法解决了长期困扰4号发电机端部振动偏高的问题，保证了发电机安全运行，证明采取的方法行之有效。

［1］白亚民，葛海滨，曾芳.两台进口600 MW汽轮发电机防止定子绕组端部损坏的技术改造措施 ［J］.大电机技术，2004，（S1）：55-59.

［2］国家电力公司防止电力生产重大事故的二十五项重点要求 ［R］.北京：中国电力出版社，2001.

［3］符建民，李俊卿.汽轮发电机定子冷却水的温度场分析 ［J］.电力科学与工程，2010，26 （9）：8-11.

Treatment of High Vibration on Stator End Windings in 600 MWGenerator

Li Chunhe1，Zeng Xiangzhuo2
（Guangdong Zhuhai Jinwan Power Company Limited，Zhuhai 519050，China）

The high vibration on stator end windings in＃4 generator cause the loosening and dropping of the composite water-electric joint and the operation of stator grounding protection.For safety operation of the units，this paper successfully reduces the vibration on stator end windings by changing the operation parameters and putting sand bags on the generator.The paper introduces the adjustment process and actual results.

generator；vibration on stator end windings；reduce；adjust

TK228

A

2012－06－05。

李春和 （1975-），男，工程师，现从事火力发电厂集控运行专业技术工作，E-mail：lch6126＠126.com。