300 MW机组一次风机异常振动分析及处理

王凤良，付冬明，徐志铭，张殿武

(黑龙江省电力科学研究院，黑龙江哈尔滨 150030)

300 MW机组一次风机异常振动分析及处理

王凤良，付冬明，徐志铭，张殿武

(黑龙江省电力科学研究院，黑龙江哈尔滨 150030)

针对某电厂300 MW机组一次风机出现异常振动的现象，阐述了一次风机振动大的故障诊断及现场动平衡试验过程，并通过对一次风机机械侧加重达到了降低一次风机电机侧振动的目的。经过现场动平衡后，该一次风机整个轴系的振动符合厂家规定要求，从而保证了该300 MW机组安全稳定运行。

异常振动;故障诊断;外伸端不平衡

0 引言

某电厂300 MW汽轮发电机组一次风机为沈阳鼓风机通风设备有限责任公司生产的SFG20.5F—C5A型离心式风机，2010年1月，该电厂运行人员在对锅炉设备巡检的过程中，发现该一次风机电机侧1号、2号轴承及电机本体水平振动均较大，而风机侧3号、4号轴承的水平振动较小，这一振动现象与常规的风机振动现象相反。因此，为了消除一次风机振动过大对该汽轮发电机组安全稳定运行的影响，分析了该一次风机异常振动的原因，并采取有效措施降低了一次风机电机侧振动水平。

1 一次风机振动测试

该一次风机主要由外壳、叶轮、单吸风道、集流器、出入口挡板、轴、轴承箱组件、冷却水系统组成，配备YKK560－4型电机，额定功率为1 400 kW，额定电压为6 000 V，额定转速为1 495 r/min，轴系布置如图1所示。测试采集系统和分析软件采用美国Bently公司生产的Bently208－DAIU振动数据采集系统和ADRE FOR WINDOWS分析软件，测得各测点原始的振动数据如表1所示。从测试的数据来看，该一次风机电机侧2个支撑轴承及电机本体的水平振动都处于超标状态(厂家要求水平振动小于 80 μm，极限振动值小于 100 μm)。

图1 一次风机轴系示意图

表1 一次风机各测点原始振动数据*

2 一次风机电机侧振动原因分析

2.1 振动试验

从表1的各测点的原始振动数据分析可知，一次风机电机侧振动明显，机械侧振动较小。通常导致电机侧振动较大的原因有［1］:电机转子本身存在一定的质量不平衡;电机转子和定子的同心度不好;电机支撑轴承有问题;电机基础连接刚度弱;电机与基础之间存在共振。

为了找到能够引起电机侧振动大的主要原因，进行了如下试验:

1)将联接电机转子与风机转子的联轴器解开，对电机进行单转，检测1号、2号轴承和电机本体的水平振动，3个测点的水平振动都在15 μm以下;听音检查电机2个支撑轴承，没有出现异常声音。由此表明电机转子自身平衡良好，不存在转子与定子同心度不好的问题，电机2个支撑轴承工作良好。

2)测量该一次风机电机侧的基础固有频率，测量结果为16 Hz，表明了该一次风机基础固有频率与该一次风机额定工作频率24.9 Hz有足够的避开率，可以进一步排除共振所引起的异常振动。

3)将电机转子与风机转子连接完毕启动后，测量电机侧各结合面的差别振动。电机侧台板和基础的最大差别振动为12 μm，电机底部与台板之间的最大差别振动为10 μm，风机机械侧各结合面的差别振动都在5 μm左右，表明该一次风机电机侧各结合面的差别振动略大，说明连接刚度略弱。

2.2 振动原因分析

该一次风机的振动现象主要体现在1号、2号轴承和电机本体上，而且原始振动表现为工频振动，电机侧的3个测点在额定转速下的频谱图如图2、图3、图4所示。由于该一次风机在多次启动中的振幅和相位重合度较好，说明此振动在确定的支撑刚度下由1个稳定的激振力引起，因此可以初步判断为普通强迫振动，而普通强迫振动振幅、激振力和系统刚度的关系式为［2］

式中:A为振幅;F为激振力;ω为角速度;ωn为固有频率;ξ为阻尼比。

由式(1)、式(2)可知，减小普通强迫振动的振幅主要应减小激振力，增加系统的刚度。该一次风机整个轴系的振动由同一激振力引起，表现在电机侧振动大是因为电机侧与一次风机机械侧的支撑刚度存在较大的差距，即风机机械侧的刚度明显大于电机侧。从表1测点原始振动数据可知，1号、2号轴承的水平振动相位同相，而且数次启动相位稳定，引起该一次风机电机侧振动大于机械侧的另1个原因是电机2个支撑的外伸端出现质量不平衡。因此，减小一次风机振动应减小系统的激振力。

3 一次风机的现场动平衡处理

经过对测试数据进行分析，认为造成一次风机电机侧振动超标的主要原因是整个轴系存在一定的不平衡量，该不平衡量在一次风机正常工作过程中对整个轴系产生一定的激振力。因此，在现场应对转子进行高速动平衡试验，即解开联轴器后，让电机单转，发现1号、2号轴承及电机本体水平振动符合规定;将两转子连接好后，发现1号、2号轴承及电机本体的水平振动都处于超标状态，说明该一次风机电机两支撑跨内平衡良好，决定在电机转子外伸端进行加重试验，电机转子与短接轴连接的对轮距离电机侧较近，决定在其上加重，首次加重为753 g，启动后的各测点的振动数据如表2所示。

表2 对轮加重753 g后的各测点振动值

根据表2的各测点振动数据，在连接对轮上加重753 g计算对1号、2号轴承的影响。通过计算得出，在此加重对各测点的振动情况改善不明显，而且影响系数重合性较差。

考虑到一次风机机械侧的刚度较大，风机转子是驱动电机转子的外伸端，因此，可以尝试在一次风机叶轮上加重，平衡掉不平衡的质量使轴系的平衡得到改善，达到消除一次风机电机侧振动大的目的。在一次风机叶轮上试加重153 g后启动的振动数据如表3所示。通过表3的各测点的振动数据可知，在一次风机叶轮上加重对电机侧的水平振动有所改善，同时对一次风机机械侧的振动也有改善。经过计算，决定在一次风机叶轮上继续加重，加重为183 g，再次启动的各测点的振动数据如表4所示。由表4测点振动数据可知，在一次风机叶轮上继续加重183 g后，该一次风机整个轴系以及电机本体的振动水平已经符合厂家要求，保证了该300 MW机组的安全稳定运行。

表3 一次风机叶轮上加重153 g后的各测点振动值

表4 叶轮上继续加重183 g各测点振动数据

4 结论

通过对300 MW机组一次风机电机振动的测试与分析，得出该一次风机异常振动是由整个电机转子的外伸端存在一定的不平衡量引起的激振力所致。由此找到了产生振动的主因，解决的办法是对现场轴系进行高速动平衡试验，使该一次风机各测点的水平振动达到优良水平，消除异常振动，保障汽轮发电机组安全稳定运行。

［1］王运民，肖汉才，赵世长，等.石门电厂300 MW机组引风机振动分析［J］.热能动力工程，2003，18(3):285 －288.

［2］寇胜利.汽轮发电机组的振动及现场平衡［M］.北京:中国电力出版社，2007.

Analysis and treatment of abnormal vibration for 300 MW unit＇s primary air fan

WANG Fengliang，FU Dongming，XU Zhiming，ZHANG Dianwu
(Heilongjiang Electric Power Research Institute，Harbin 150030，China)

Aiming at the abnormal vibration in 300 MW unit＇s primary air fan，this paper expounds its fault diagnosis and on－site dynamic balance test and reduces vibration by aggravating the primary air fan side.Through the on－ site dynamic balance test，the shafting vibration of this primary air fan meets the requirement of manufacturer，which guarantees the safe and stable running of 300 MW unit.

abnormal vibration;fault diagnosis;unbalanced extended end

TK223.26

A

1002－1663(2012)02－0155－03

2011－07－26

王凤良(1980－)，男，2009年毕业于哈尔滨工程大学机械电子工程专业，工程师，研究方向为旋转机械故障诊断及处理。

(责任编辑 侯世春)