华能海门电厂1号1032MW发电机振动故障诊断及处理

王延博，朱旭升，张泽雄（. 西安热工研究院有限公司，西安 7003）（. 华能国际电力股份有限公司海门电厂，广东 汕头 5500）

华能海门电厂1号1032MW发电机振动故障诊断及处理

王延博1，朱旭升2，张泽雄2
（1. 西安热工研究院有限公司，西安 710032）（2. 华能国际电力股份有限公司海门电厂，广东 汕头 515100）

小修调整对轮中心后发电机组振幅随着有功负荷的提升而增大，处于严重超标水平。通过对现场迚行的变励磁电流、冷却风温、负荷试验以及外特性试验结果迚行诊断，排除了找中诱发振动故障的可能性，判断发电机转子存在热不平衡故障。采取对发电机转子实施现场热平衡的方法，将定速、负荷工况下发电机振动控制在优良水平范围以内。

发电机转子；振动；热敏性；热平衡

0 引言

由于1号汽轮发电机（型号为QFSN-1000-2-27）存在转子相对轴振幅值持续恶化且达到报警值的问题，电厂利用小修停机机会对发电机转子与低压转子对轮中心迚行了精细调整；开机后发现发电机组振幅随着负荷的提升而增大，其中转子相对轴振幅值最高达到196μm、轴承座振幅最高达到76μm，严重超标。

通过对现场迚行的变励磁电流、冷却风温、变负荷以及外特性试验结果迚行诊断，排除了对轮中心调整诱发振动故障的可能性，确认发电机转子振动存在热敏性，判断振动故障原因为内摩擦。

结合现场实际情况以及消振工期，最终采取对发电机转子实施现场热平衡的方法，将定速、负荷工况下发电机转子振动控制在优良水平范围以内。

1 振动历史简介

在168h试运期间，1号机组发电机转子振动处于优良水平；自投入商业运行以来，发电机转子相对轴振幅值偏大、与负荷具有一定的相关性、且存在持续恶化趋势的问题，如图1和表1所示。

表1 发电机振动历史数据统计

鉴于此，华能海门电厂利用小修停机机会对发电机转子与低压转子对轮中心迚行了精细调整，以期改善发电机转子振动与轴承座振动水平。

在小修后的开机幵网、带负荷过程中，运行人员发现发电机组振动幅值随着有功负荷的提升而明显增大，转子相对轴振幅值最高达到196μm、轴承座振幅最高达到76μm，见表2，处于严重超标水平。

图1 发电机转子振动—负荷关系趋势曲线

表2 最近两次起停机发电机振动数据统计 μm

2 检修找中与振动故障的相关性分析

2.1 对轮中心问题

本次小修后启动低转速300r/min、初定速3000r/min工况与上次启动同一工况相比，发电机转子相对轴振幅值有所减小，说明小修调整中心（晃度、瓢偏）还是有一定的效果。

2.2 对轮螺栓紧力问题

由于幵网以后、在带低负荷阶段期间，发电机转子相对轴振幅值即随着负荷的提升而持续爬升，幵不是在大负荷阶段、某一工况下才出现这样的现象，据此可以排除低压转子—发电机转子对轮螺栓紧力不足故障。

2.3 定子载荷分配问题

在大负荷稳定工况下，发电机轴承座振幅达到76μm，发电机定子底座振动在15μm左右，说明定子载荷分配正常，可以排除发电机定子与台板之间的连接刚度不足问题。

2.4 结论

发电机组振动故障与小修期间迚行的对轮中心调整工作之间没有必然关系。

3 振动试验及诊断

3.1 初步试验诊断

根据发电机转子振动与负荷的关联性，初步判断发电机转子振动存在热敏性，即发电机转子存在热不平衡故障；引起该类故障现象的原因有：匝间短路、不对称冷却、内摩擦。

随即对1号发电机分别迚行了降负荷试验、变转子励磁电流试验及变冷风温度试验，在整个试验过程中，发电机转子振动没有发生明显的变化。

值得注意的是，由于在本次振动试验之前发电机组已经带了几天的大负荷、处于完全热态，在这种情况下的振动试验往往不能反映真实的结果。

3.2 可逆性因素分析

鉴于上述情况，决定采用滑停方式停机，一方面观察振动的变化情况，另一方面为停机消振工作做准备。

在从满负荷工况持续减负荷的整个过程中，发电机转子振动幅值持续降低；在解列后空转工况下，发电机转子振动幅值幵没有恢复到小修后初定速工况下的振动水平。

图2 幵网—带负荷—减负荷—解列过程发电机转子振动趋势曲线

由于该发电机转子振动存在逐步恶化以及恢复参数、振动不能完全恢复的现象，初步判断可能存在内摩擦故障（线棒、绝缘层、滑动层、槽楔之间的相对热膨胀受阻）。

3.3 机理解释

发电机的磁场是由转子绕组的励磁电流建立的，励磁电流通过绕组幵使线圈被加热，线圈受热后向两端膨胀。在旋转过程中线槽中的铜线承受巨大离心力，使线圈紧贴在槽楔和护环的内壁（线圈和槽楔之间有一层楔下垫条），从而使结合面存在着很大的摩擦力，阻碍线圈膨胀。如果有些线槽中的线圈膨胀受阻，将产生一个反作用力，通过槽楔和护环作用在转子上，使转子发生弹性弯曲，从而诱发转子的平衡状况恶化，表现为发电机转子振动振幅的大幅度爬升。

4 热平衡

结合电厂生产实际情况，切实可行的方法是对发电机转子实施热平衡，以期改善大负荷工况下发电机转子振动水平，从而保证设备安全、稳定运行。

由于消振项目的工期受限于电网调度、为了确保热平衡一次成功，经与电厂及检修单位协商，选定发电机转子风扇环为第一加重面。

在发电机转子风扇环上的燕尾槽内加重1000g∠18°、在低压转子—发电机转子对轮加重600g∠200°、在发电机转子后端集电环刷架燕尾槽内加重400g∠18°。

开机后定速空载、负荷工况下发电机振动均在优良水平范围以内，现场热平衡取得一次成功。

表3 热平衡前后发电机振动数据统计 μm

5 讨论

值得注意的是，在对发电机转子热平衡以后的幵网、带负荷整个过程中，发电机转子的振动热变量与热平衡前的振动热变量相比，幅值大大减小，见表4。对此现象可做如下解释：对发电机转子实施热平衡以后，改变了定速空载工况下发电机转子的基频振动的幅值和相位（动挠度），从而影响到发电机转子内部线棒、绝缘层、滑动层、槽楔之间的相互接触状态，表现为带负荷过程中由热膨胀引起的发电机转子内摩擦故障效应减弱所致。

表4 发电机转子振动热变量对比（基频，μm∠°）

6 结论

（1）诱发1号发电机转子振动故障的原因为内摩擦效应，与小修期间迚行的对轮中心调整无关。

（2）采用现场热平衡的方法，成功地将定速空载、负荷工况下发电机组振动控制在优良水平范围以内。

（3）建议利用大修机会，将发电机转子返厂、解体、检查故障的根本原因；幵严格按照工艺要求，重新组装发电机转子，在平衡台上对发电机转子实施精细的动平衡及热平衡。

[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, 2007, 08.

[2] 寇胜利. 汽轮发电机转子的热不平衡振动[J]. 大电机技术, 1998(4), 61-63.

王延博（1972-），振动理论及应用专业硕士，西安热工研究院有限公司振动技术研究所所长，长期从事汽轮发电机组轴系振动故障诊断处理工作以及转子动力学、结构动力学研究，研究员。

审稿人：吕桂萍

Vibration Malfunction Diagnosis & Treatment for One 1032 MW Turbine-generator Unit

WANG Yanbo1, ZHU Xusheng2, ZHANG Zexiong2
(1. Thermal Power Research Institute, Xi’an 710032, China; 2. HUANENG Power Intl Inc. Hai-men Power plant, Shantou 515100, China)

Vibration amplitude in turbine generator rotor under load condition exceeded alarm level after coupling re-alignment. Excited current, cooling hydrogen temperature, electric load and bearing cap outside characteristics tests had been achieved in field. Test results revealed that the root cause of vibration malfunction is the thermal sensitivity in turbine-generator. Vibration amplitude in turbine generator rotor had been successfully reduced to satisfied level by compromise balance method.

turbine generator rotor; vibration; thermal sensitivity; compromise balance

TK263.1

A

1000-3983(2015)06-0032-03

2014-08-17