600MW热电厂汽轮发电机的振动分析与处理

梁其锋

【摘要】对广东某电厂大修后第一次开机进行振动监测，分析振动数据再结合机组本身特征和大修期间处理细节，对开机的振动现象进行解析，发现机组低压缸的轴瓦发生共振，8瓦由于载荷过轻导致瓦的刚性不足。对机组进行动平衡，减少不平衡量和扰动力，再辅助以增加支撑和载荷的手段，有效改善轴系的振动性能。

【关键词】振动测试 动平衡 刚度 共振

前言

火力发电厂中，汽轮机发电机组是电厂主要设备，机组的振动水平是整个设备安全运行的重要前提。机组长期在剧烈振动下运行，容易导致机组发生永久的损伤，严重时引起毁机事故的发生。改善振动机组振动情况，让机组在安全的范围内运行，每个火力发电厂的要求。

由于引起振动问题原因是一个多因素综合体，处理振动问题就是在众多因素中掌握最主要因素，针对主要因素进行处理，达到改良机组振动性能的目的。出现振动问题时，进行准确的故障诊断显得尤为重要。

1、测量系统

广东某电厂7号机组为东方汽轮机有限公司设计生产的凝汽式汽轮机（CC600-24.2/4.2/1.0/566/566），额定负荷600MW。超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽凝汽式汽轮机。2015年2月24日大修后第一次开机，为保证机组的安全运行，对机组进行振动监测。电厂自己配置是本特利3500振动监测系统，在1至8瓦x、y方向设置涡流振动传感器测试轴颈的相对振动，在垂直方向方向设置了速度传感器测试瓦的绝对振动。为了更好的分析振动的情况，在TSI缓冲输出的信号中外接了狄克DAQ05型振动测试分析系统。

图3.1 测量系統

2、振动现象和分析

机组经过冲转并网，升降负荷运行一段时间后，机组的振动基本上稳定，其个轴振和瓦振如图所示，此时除了7Y轴振外各测点的轴振70um以下的优秀水平，7Y轴振处于报警状态，3、4、8瓦的瓦振到超过报警值50um，机组在冲转过程中的一阶不平衡量较小。

定速3000 r/min时，3、4、5、6、8瓦出现了轴振不大而瓦振偏大的振动情况。而3、4、5、6瓦属于低压缸两端轴瓦，瓦振在升速期间出现了类似的现象：冲转至2800r/min之前，低压缸瓦振都在20um以下；在做机械超速过程中，转速升至3120r/min，低压缸瓦振降至20um以下。查阅资料可以知道该机组的罩壳是采用10mm的钢板弯拉加肋而成，罩壳固定在瓦座上，并不与瓦基接触，测量用的速度传感器就安装在罩壳上，用手持表就地测量轴承垂直振动也比较大，轴承座附近有明显的震感，综合分析得出3-6瓦的刚度不足，工作转速附近就是其共振区，如果轴振长期处于较高的振动状态下运行对机组的安全不利。

虽然8瓦也出现了轴振不大瓦振大的情况，分析8瓦冲转时候的状况，可以知道8瓦瓦振并不是在其共振区工作，与低压缸的瓦振大有着本质的区别。对机组进行调查研究知道，在大修期间，在联低发对轮靠背轮时，为了对转子中心，将发电机励端抽掉1mm垫片，形成7瓦与8瓦有1mm的高低差，发电机的自重坐落于7、8瓦的轴瓦上，当低发对轮把紧后，7瓦的载荷偏高，而8瓦的载荷偏低，这样就导致了8号轴瓦的刚度下降，使其对轴系不平衡量的敏感程度提高，出现了8瓦这样特殊情况。

3、振动处理与结果

鉴于机组安全运行的考虑，需要对机组进行一定的处理，将机组的振动控制在一个允许的范围之内。

其中8瓦的刚度不足问题，由于机组刚完成大修，完全解决这个问题需要一个小修期，目前并不具备这样的条件，只能从外部条件入手，间接增加8瓦的荷载达到增加刚度的目的，建议在发电机顶部压沙包的手段增加8瓦的荷载。也可以从减少激振力入手，降低8瓦的轴振，从而降低瓦振。

3-6瓦处于工作转速共振区的处理，针对结构共振这类故障最根本的方法是增加支撑来提高刚度，但目前改变其支撑系统的刚度的较为困难，其中也有厂家采用这种处理方法，但效果并不明显，另一种有效降低激振力来降低振动水平的是动平衡，但它的要求得精度非常高。

综合上述分析，决定进行动平衡同时，增加支撑和增加荷载的综合方法：

1）在低压转子末级叶轮两端反对称同时加重，3瓦侧加230克160度，4瓦侧加230克340度，在低发对轮上加重为600克30度；

2）在3、4瓦罩壳上家装支撑条；

3）在发电机顶部压2吨沙包。

图2 采取的措施

采取上面措施后，重新开机，机组的振动性能如表2所示，从表中，可以看出来，3、4瓦的瓦振有着明显的改善，由于对4、5瓦没有采取措施，受到动平衡后轴系的影响，5瓦的瓦振有所提高，而7Y方向的轴振也由120um下降到70um，而8瓦的瓦振也下降10um。表明上面的措施是有效改善轴系的振动情况，有利于机组的安全运行。

虽然机组经过措施后振动有所好转，但也可以看出不足，3-6瓦的瓦振仍然存在共振的现象，8瓦的负载过轻的情况并没有得到根本性的改善，针对这些情况，在日后的正常运行生产当中还会导致机组的振动性能再次恶化，在运行当中要加强对轴系振动的监视，发现问题尽快处理。也可以趁着以后小修、大修的机会将这些问题从根本上解决，如：让厂家对轴瓦罩壳等进行设计改造，将共振区避开工作转速3000r/min，解决共振问题；对8瓦垫高，从而让8瓦和7瓦有同等的负载，解决8瓦刚性不足问题等。

4、结论

振动问题是一个多诱因的复杂问题，处理不同振动问题，要分清引起这个振动问题的原因，不然很容易出错或达不到振动预期目的。

1）通过高速动平衡试验，可以减少激振力，减少机组共振区的扰动力，从而降低共振区瓦振；

2）通过动平衡试验，可以减少轴系的质量不平衡量。

3）通过增加支撑和载荷等手段间接改变支撑系统刚度，可以降低盖振水平。

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