汽轮发电机6#大轴在线振值超标分析与处理

（四川鸿舰重机有限公司设备故障诊断中心，四川 攀枝花 617063）

汽轮发电机6#大轴在线振值超标分析与处理

唐安全

（四川鸿舰重机有限公司设备故障诊断中心，四川 攀枝花 617063）

介绍运用开机数据、频谱分析、相位分析的方法，并结合旋转机械的振动特征，指出了6#大轴在线振值超标原因，并成功消缺。

开机；振值；相位；频谱分析；故障诊断

一、机组振动概述

攀钢发电厂1#发电机为QF-100-2型，双水冷，三相隐极式同步发电机，容量100MW。大轴振值超过150μm为一级报警（黄灯）；大轴振值超过200μm为二级报警（红灯）。2010年10月大修后开机，6#大轴3 000r/min定速时在线振值6X为105μm，6Y为22μm，随后振值呈上升趋势，满负荷时振值达209μm，已达2级报警（红灯）。

在随后的运行中振值较稳定，但机组在高振值下长期运行给设备的安全运行埋下隐患。2013年8月要对1#汽轮发电机机组进行大修，为了消除设备安全隐患，决定对6#大轴振动超标的原因进行分析，以利于检修。

二、振动的诊断分析

设备简图及测点示意图（图1）

图1 设备结构及测点分布图

1#汽轮发电机在2010年8月18日开机定速3 000r/min（大修前），6#大轴的6X为75μm，6Y为15μm。2010年11月11日开机定速3 000r/min（大修后）6X为105μm，6Y为22μm，6X的振值比大修前上升了40%，6Y的振值上升了46%，这种现象不正常，说明机组存在某种故障。另外得知2010年大修前和大修后满负荷时6#大轴的振动数据≥ 200μm。

2013年2月15日开机，从开机到满负荷时的振动数据（见表1开机振值）可看出，6#大轴在盘车时（4r/min）6X的振值达10．75μm，6Y的振值达32．7μm；在低速500r/min时，6X的振值达79μm，6Y的振值达66μm；按国标GB/T11348．2—1997，在低速时（500r/ min以下）大轴的原始晃度不能超过一级报警的25%，国内机组大轴的原始晃度通常在20～30μm，而实际的振值超了1倍还多，且500r/min时的振值比盘车时的振值也上升了1倍多，由此说明6#大轴的原始晃度值太大，存在一种“假振”现象。造成大轴原始晃度太大的原因有几种可能：大轴存在转轴不圆度；转轴表面机械损伤；电磁感应；同时还存在转子低速动平衡质量低，残余振动较大的问题。

表1 1#汽轮发电机6#大轴开机在线振值表

在随后的升速过程到3 000r/min定速，振值呈缓慢增加趋势，3 000r/min定速时6X的振值达101μm，6Y的振值达137μm；在带负荷的过程中振值也呈缓慢增加趋势，直到带满负荷，带满负荷时6X的振值达216μm，6Y的振值达197μm，在开机冲转到3 000r/ min定速和带负荷及带满负荷，振值均是呈缓慢上升趋势直到满负荷时振值达最大216μm，在随后的运行中振值基本稳定在200μm至216μm，在这个过程中没有发现其它振动特征。测试发电机转子两端垂直方向相位差为183°，水平方向相位差为168°，6瓦的垂直与水平方向相位差为280°，5瓦的垂直与水平方向相位差为284°，即轴瓦的垂直与水平方向相位差约90°；从相位分析，发电机转子存在轻微不平衡，但这种不平衡是二阶不平衡现象，这与冲转过一阶临界转速时（1 800r/ min左右）无明显的振动共振峰值和3 000r/min时振动明显增大的现象吻合（挠性转子不平衡）。离线测试6瓦的水平方向振值为5．1mm/s，转频占主导（图2），振值变化情况见表2，按振动标准（ISO2372），5瓦和6瓦的瓦振偏大，但还没有超标，报警值为7mm/s；从频谱和相位分析，发电机转子存在轻微不平衡。从基础测试数据看（图3），存在轻微松动现象，这也说明了6瓦轴向的振值上升较快的现象（表2）。

图2 6瓦水平方向频谱图

图3 6#轴承座基础振动值示意图（mm/s）

表2 6#轴承离线振动监测值 mm/s

由于6#大轴的振动含有“假振”成分，故实际振动应扣除最基本的盘车时的“假振”成分32．7μm，或许还应扣除一部分低速（500r/min）时的振动，那么实际的最大振动值应小于183μm。这就与瓦振测试的结果相吻合了。

三、结论

6#大轴在线振值超标的原因是由于原始晃度过大及励磁影响、发电机转子存在轻微不平衡（刚性转子部分）和二阶不平衡（挠性转子部分）造成的。目前运行时振值基本无变化，所以机组可正常运行。

在大修时，建议：

(1)检查发电机转子轴的不圆度、轴颈部位是否存在机械损伤及电磁感应；

(2)检查6瓦基础螺栓的紧固情况；

(3)对发电机转子进行现场动平衡，提高发电机转子的动平衡精度，降低不平衡激励力，达到把振值降低到安全范围内的目的。

1#发电机大修后，在2013年9月17日，经西安热工院对1#发电机的发电机转子做现场动平衡，在发电机转子两端的配重槽中按P5=-P6，360g∠175°/355°加配重，成功的将5X85μm，6X95μm的振动降到5X20μm，6X35μm，满负荷时5X67μm，6X175μm，6X振值偏大，其原因是受电磁感应的影响，离线测试的振值也较小（表2）。从处理后的结果看，证明分析是正确的，避免了盲目处理带来的停机损失。

[1] 寇胜利．汽轮发电机组的振动及现场平衡[M]．中国电力出版社．

[2] ENTEK IRD[J]．振动分析，1996．

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1671-0711（2014）05-0071-02

2014-02-17）