某330 MW汽轮发电机组轴系振动故障分析与处理

马奔腾，徐涛，魏修忱

(华电渠东发电有限公司，河南 新乡　453000)



某330 MW汽轮发电机组轴系振动故障分析与处理

马奔腾，徐涛，魏修忱

(华电渠东发电有限公司，河南 新乡453000)

对某330 MW汽轮发电机组轴系振动故障进行了详细分析，指出转子质量不平衡是导致机组异常振动的主要原因，现场动平衡处理后，彻底解决了该机组异常振动问题。

汽轮发电机组；轴系振动；故障诊断；动平衡

表1　振动测试数据(通频/工频)　μm/μm∠(°)

1　问题的提出

华电渠东发电有限公司#2机组是由上海汽轮机厂和上海电机厂生产的亚临界汽轮发电机组，汽轮机为CC330- 16.7/1.0/0.4/537/537型亚临界、一次中间再热、单轴、三缸两排汽、双抽可调整抽汽冲动凝汽式汽轮机，配以QFS2-330-2型双水内冷发电机，励磁方式为机端变静态励磁。

该机组轴系由高压转子、中压转子、低压转子、发电机转子和8个径向支持轴承组成，每根转子均为双支撑结构，各转子之间均采用刚性联轴器连接，机组轴系结构示意图如图1所示[1]。本文针对该机组运行过程中轴系异常振动问题进行分析，并制定了故障治理方案。

图1　#2机组轴系结构示意

2　机组振动概况

#2机组自投产以来，#5瓦和#7瓦轴振一直偏大，为了消除轴系振动问题，2014年大修中对机组轴系中心进行了调整：将#2瓦降低0.10 mm，#3瓦抬高0.10 mm，#3瓦右调0.10 mm，#4瓦降低0.05 mm，#7瓦降低0.30 mm，机组大修后启动，机组轴系振动故障仍未消除，#7瓦轴振最大值达到130 μm。在随后机组小修期间，对#5瓦、#7瓦进行了翻瓦检查，小修后再次启动，轴系振动仍没有明显改观。为了分析该机组异常振动的原因，现场对该机组进行了振动测试，相关测试数据见表1。

从表1数据可以看出，在定速及带负荷过程中，高压转子和中压转子轴振不大，振动情况较好；发电机转子#7轴振在110 μm以上，低压转子#5轴振也在100 μm左右，振动明显偏大，不利于机组长期、安全、稳定运行。

3　振动原因分析

通过对机组振动数据分析，发现该机组主要具有以下振动特征。

(1)在机组出现异常振动后，对前置器、连接线、卡件等部件进行了检查，未发现明显异常，说明机组振动信号正常，可以排除轴振虚假信号的可能。

(2)频谱分析表明，轴系振动始终以工频分量为主，说明机组发生普通强迫振动，可以排除轴系失稳导致机组振动故障的可能[2]。

(3)在相同工况下，低压转子和发电机转子轴振工频幅值和相位差别不大，振动重复性较好，可以排除动静摩擦导致机组振动故障的可能[3]。

(4)机组检修资料表明，轴系中心、汽封间隙、油挡间隙等各部件安装参数均在标准范围内，可以排除因安装因素引起机组振动的可能。

(5)主再热蒸汽系统、疏水系统、轴封系统、润滑油系统、冷却水系统、真空系统等相关参数正常，说明轴系振动不是运行参数异常引起的。

(6)在变励磁电流试验过程中，轴系振动变化不大，说明发电机转子热弯曲不大，可以初步排除发电机转子存在缺陷的可能，同时也可以排除该机组由于电气故障导致机组异常振动的可能。

(7)在变负荷试验过程中[4]，轴系振动变化不大，说明低发对轮联轴器各螺栓紧力正常且均匀，可以排除联轴器缺陷导致机组异常振动的可能。

(8)通过调整润滑油温、凝汽器真空、凝汽器水位、轴封压力、轴封温度、冷却水温度等运行参数，轴系振动变化不大，说明通过调整运行参数的手段不能降低总体振动水平[5]。

基于上述分析，确定引起轴系异常振动的主要原因为质量不平衡，现场可以通过动平衡的方法来解决。

4　机组振动处理措施及效果

从振动测试情况来看，低压转子两端振动以反向分量为主，说明低压转子存在一定的二阶质量不平衡，现场可采取两端施加反对称配重的方式来校正。另外，对于发电机转子#7轴振超标问题，从现场不平衡位置来看，既可能由发电机转子质量不平衡引起，也可能由汽发对轮质量不平衡引起。考虑到发电机本体加重难度较大，现场决定首先在低发对轮处配重来解决#7轴振超标问题。

基于上述分析，决定在低压转子两端加重来解决#5轴振超标问题，在低发对轮处配重来解决发电机转子#7轴振超标问题。根据原始振动测试数据，计算出加重方案为：在低压转子#5轴瓦侧，相位227° 处加装配重块319 g；在低压转子#6轴瓦侧，相位47° 处加装配重块319 g；在低发对轮相位105° 处加装配重块315 g。

表2给出了#2机组动平衡后的振动测试数据[4]。从表2可以看出，通过动平衡处理后，在定速及带负荷过程中，#5轴振最大值52.8 μm，#7轴振最大值54.5 μm，其他轴振也均小于60 μm，完全达到预期配重效果，证明了前述分析的正确性。

表2　动平衡处理后轴系振动测试数据(通频/工频)　μm/μm∠(°)

5　结束语

华电渠东发电有限公司#2机组异常振动主要因质量不平衡所致，现场通过动平衡处理后，成功解决了#2机组#5瓦和#7瓦轴振超标的问题。汽轮机振动是影响机组安全运行的重要因素，而引起汽轮机振动的原因多种多样，因此及时分析原因，判断故障特征，确定引起汽轮机振动的真正原因，消除振动，对避免设备损坏意义重大。

[1]左震.汽轮机轴承轴向振动大的原因分析及处理[J].电力安全技术，2011,13(1):54-55.

[2]孙之斌,朱永顺.汽轮机振动故障的原因分析与处理[J].莱钢科技， 2009(6):65-67.

[3]杨建刚.旋转机械振动分析与工程应用[M].北京：中国电力出版社,2007.

[4]赵长存,李宁,孙志清.300 MW汽轮机组振动处理及轴系动平衡的研究[J].河北电力技术,2003(6)：45-46.

[5]金建国,李勇,王爱起.某电厂300 MW汽轮机轴系振动的原因分析[J].汽轮机技术，1999(4)：245-247.

(本文责编：白银雷)

2016-04-06；

2016-05-02

TK 267

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1674-1951(2016)07-0056-02

马奔腾(1987—)，男，河南新乡人，助理工程师，从事汽轮机检修及技术监督方面的工作(E-mail:mabenteng77@126.com)。