发电机组动平衡分析及处理

何小锋（江苏方天电力技术有限公司，南京　211102）

发电机组动平衡分析及处理

何小锋
（江苏方天电力技术有限公司，南京211102）

为说明发电机组现场不平衡轴向位置的分析判断过程，介绍一台发电机组动平衡分析及处理的案例，其中涉及不平衡轴向位置的初步判断，试加重后对不平衡轴向位置的判定，以及加重结果反映出的此类型机组的影响规律。通过试加重，判断该发电机质量不平衡部位在发电机转子上，在发电机转子上进行加重取得了较好的效果。由该案例，得出了转子尤其是带外伸端转子不平衡重量轴向位置判断的一般方法，及该型发电机的外伸端加重特点。

发电机；振动；动平衡

1　机组概况

机组汽轮机为南京汽轮电机厂有限责任公司生产的双压（带补汽）、可调抽汽凝汽式联合循环汽轮机，汽轮机型号为LCZ60-5.7/1.57/0.58，发电机型号为QFW-60-2。汽轮机、发电机为两支撑，励磁机为悬臂梁结构。轴系支撑如图1所示。

图1　轴系支撑

2　分析处理过程

该机组调试启机时4号瓦振动值便偏大，3 000 r/min时3号、4号瓦振动数据如表1所示，表中3X代表3号瓦X方向轴振，以此类推。带负荷过程中，4X振动值稳定在120μm左右。

后续运行中，4号瓦振动值逐步爬升，后趋于稳定，至停机处理前，带负荷及停机3 000 r/min时4X振动值均维持为160μm左右。停机前带负荷时，3号、4号瓦振动数据如表2所示。

表1　调试3 000 r/m in时振动数据

表2　处理前带负荷时振动数据

从振动上分析，4号瓦振动问题主要是不平衡所致，包括一部分原始质量不平衡和一部分不稳定质量不平衡［1］。在调试启机时，4号瓦3 000 r/min时振动值便在100μm左右，主要为工频成分，且较为稳定，这显示发电机转子存在一定的原始质量不平衡。在后续带负荷过程中，4号瓦振动值有所爬升，最终稳定在160μm左右，这显示发电机转子存在一定的不稳定质量不平衡，与发电机转子存在一定的热态质量不平衡有关［2］。在排除较严重电气故障后，现场一般通过热态动平衡手段进行综合处理。

调试启机时3号、4号瓦发电机过一阶临界时振动数据如表3所示，此次处理前停机时3号、4号瓦发电机过一阶临界时振动数据如表4所示。

表3　调试过一阶临界时振动数据

表4　处理前过一阶临界时振动数据

过一阶临界时，3号、4号瓦振动值均较小，表明发电机一阶平衡情况较好［3］，3 000 r/min及带负荷工况下，3号瓦振动值不超过80μm，主要是4号瓦振动值较大，从振型分解情况来看，其同向分量与反向分量均较大，处理前停机时，同向分量67μm，反向分量95μm。分析有可能是励磁机转子存在一定的质量不平衡［4］，且考虑到励磁机风扇处加重较发电机转子内部加重方便，决定先在励磁机风扇处进行试加重。

表5　第一次加重后3 000 r/m in时振动数据

表6　第一次加重后带负荷时振动数据

在转子外伸端励磁机风扇处加重192 g后，3号、4号瓦3 000 r/min、带负荷及过临界时振动数据分别如表5～7所示。

表7　第一次加重后过一阶临界时振动数据

对比第一次加重前后过临界及带负荷时振动数据，算出两瓦工频振动变化量如表8所示。

表8　第一次加重前后振动数据变化量

从加重后数据来看，该处加重对3号瓦影响较为明显，对4号瓦影响较小；对工作转速下振动影响较为明显，对过临界振动影响较小。且该处加重对3号、4号瓦的影响相互矛盾，无法通过在该处进一步加重来同时降低3号、4号瓦振动。

从试加重结果来看，分析质量不平衡应该是在发电机转子上，需在发电机转子跨内加重解决［5］。通过计算，针对3号、4号瓦存在的较大反向分量，决定在保留第一次试加重的情况下，在发电机转子两端风扇平衡槽处加反对称重325 g，加重后3 000 r/min及带负荷时3号、4号瓦振动数据如表9、10所示。

表9　第二次加重后3 000 r/m in时振动数据

表10　第二次加重后带负荷时振动数据

至此，发电机转子3号、4号瓦反向不平衡量已降至较小，两瓦振动水平均较好。如需要进一步降低3号、4号瓦振动水平，则需要在发电机转子上加对称重量，以降低3号、4号瓦的同向分量。

3　结语

从试加重情况来看，第一次对质量不平衡的轴向位置的预判有误，该质量不平衡应该是发电机转子内部，而不是外伸端励磁机转子上。对于不稳定质量不平衡，可以通过不稳定不平衡量出现前后相关轴瓦工作转速及过临界时的振动变化情况来判定，而对于原始质量不平衡，一般来说，只能结合各瓦过临界及工作转速振动情况进行初步分析，实际判定还是需要通过最后试加重结果来确定。

本次加重也说明，对于此类型发电机组，至少对于本台机组而言，励磁机风扇处加重，对于4号瓦轴振影响较小，对于3号瓦轴振则影响较为明显，这和一般的带外伸端转子外伸端加重有所不同。

在外伸端第一次试加重后，对于3号、4号瓦工作转速下振动值影响较大，而对于过临界振动值影响较小，这反过来也可以印证对于不稳定不平衡轴向位置的判断，即当不稳定不平衡出现前后，若工作转速下振动值变化较明显，而过临界振动值变化较小时，则不稳定不平衡很可能是在转子外伸端上。

［1］候仁炳，赵继敏，夏鲜良.发电机转子动平衡简介［J］.电机技术，2015（3）：61-63.

［2］寇胜利.汽轮发电机的热不平衡振动［J］.大电机技术，1985（5）：12-18.

［3］辛士红，聂维东，陈德强.300MW汽轮发电机转子二阶质量不平衡振动分析与处理［J］.内蒙古电力技术，2011，29（6）：103-105.

［4］田昊洋，杨建刚.带有外伸悬臂端的汽轮发电机组动平衡方法研究［J］.汽轮机技术，2011，53（2）：151-153.

［5］施维新，石静波.汽轮发电机组振动及事故［M］.北京：中国电力出版社，2008.

Analysis and Disposal for Dynam ic Balance of the Power Plant

HE Xiaofeng
（Jiangsu Frontier Electric Technologies Co.，Ltd.，Nanjing 211102，China）

In order to illustrate the analyzing process of the unbalanced axial position of the generator，a case of analysis and the treatment of the generator balance is introduced.The case involves the initial judgment of unbalanced axial position，the determination of unbalance axial position after the first time balancing，and the influence law of balancing to this type of units. Through trial balancing，the unbalance part is located in the generator rotor，which balancing on the generator rotor achieves good results.Through this case，the general method of determining the unbalancing axial position，especially with an overhanging end rotor is found，and balancing features of this type of generators is also got.

generator；vibration；dynamic balance

TM311

B

1007-9904（2016）04-0068-02

2015-10-06

何小锋（1983），男，工程师，从事旋转机械振动监测及故障诊断研究工作。