大型汽轮发电机结构震动故障的分析与治理

米永杰　王开琅　范浩

摘 要：伴随着经济改革而来的电力行业的改革也在不断的进行，并呈现不断深入的状况，越来越多的大型汽轮发电机组投入到市场的运用中。但大型汽轮发电机结构震动故障不断频发，直接降低了电机组的可靠性和安全性，严重时将会产生严重的事故。本文大型汽轮发电机结构震动故障诊断出发，对其进行分析，并提出一定的解决措施，以便在现场进行故障的处理，增加安全性，降低产品的维修成本。

关键词：结构震动；故障分析；处理方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.156

0 引言

近年来，我国国产的一些大型汽轮发电机经常出现结构震动故障，由此引发了一系列基础部件，例如发电机定子、台板等的剧烈振动， 这将产生众多的不良隐患。大型汽轮发电机结构震动故障产生的原因存在一定的相似性，这些故障的产生具有一个或者几个相似的特征。这些特征主要有以下几个方面的表现：（1）大型汽轮发电机结构振动发生的时间点多数表现在大修之后，仅有少数的大型汽轮发电机结构震动是在运行中逐渐发生的。（2）差别震动明显。发电机定子在机组运行时振动表现的十分明显，同时，定子底角、台班、二次灌浆或者基础的部件之间存在明显的差别振动。（3）大型汽轮发电机结构震动的持续性。大型汽轮发电机结构震动的整个过程相对而言比较稳定，但是在震动中振幅有时候也会随着负荷等的加大在运行中沉陷小幅度的起伏。这也导致大电机机构振动中的振动以基础频率为主、二倍频率振动为辅。

1 大型汽轮发电机结构震动故障的原因分析

大型汽轮发电机的定子振动端盖轴承振动和转子振动沉陷相互耦合的态势，这主要是为了缩短转子跨距和提高冷却的效果两方面出发而做的改进，以此为基础，大型汽轮发电机结构震动故障发生的原因主要如下：（1）端盖轴承自身的设计刚度比较低。在定子中部、约占定子总重量65%的便是发电机的铁芯，根据我们对此的了解，定子两端的端盖轴承呈现商桥的状况，这主要是由于发电机定子是通过侧面的地脚螺栓水平悬挂在基础台板上的缘故，同时定子地脚螺栓之外存在端盖轴承的部分结构，这也是端盖轴承设计刚度低的原因所在。（2）大型汽轮发电机在运行中存在理论和实际不符合的状况。在发电机的设计中，为了保证定子两端被压实，从而尽可能的提高端盖轴承的支撑刚度，在定子地脚和台版之间采用阶梯式垫片，这样可以将定子的重量有序的分散在机座的每个地脚上，承受的重量也是分配适当。但是在实践中，多数的发电机基础存在不均匀沉降现象，并且在检修中，出于增、减定子底角垫片厚度的考虑，使得这部分设计的理论很难在实践中得以实现。（3）定子重量分配不合理。纵观我国现行的大型汽轮发电机而言，这个问题比较突出。在通过对实践中大型汽轮发电机的运行的跟踪表明，发电机地脚螺栓呈现紧固或者是松弛的状态，从而更好地运转的一个很大的前提条件便是定子的重量能够合理的分配在发电机的各个底角上，从而进行紧固或者松弛状况的调整。（4）连锁反应。正如上文所言，发电机端盖轴承在设计中本身的刚度稍低，但是却承受着50%以上转子旋转中产生的动静态负荷，这种不平衡将会在整个机组的運行中引起连锁反应，将极大的增加部件的承受风险。（5）氢冷器的结构刚度下降，增加振动，严重的将会引发结构振动，从而产生大型汽轮发电机结构震动故障，这主要是氢冷器内部松弛，外部进出水管的支架松动或者布置不合理等引起的，在具体实践中要多加注意。

2 大型汽轮发电机结构震动故障处理的具体措施

2.1 调整地脚螺栓的松弛度

通过上文叙述，定子某些地脚在安装中存在一定的瑕疵，这样在运行中定子的自重就可能没办法将垂直方向的面完全压实，从而出现结构振动的问题。因此，在实践中我们可以对定子螺栓的松弛度进行调整，从而减缓可能发生的结构振动。在对定子螺栓进行调整时，应当注意定子四个角之交的力度应当平衡，达到松弛度一致，并在调整的过程中实时对可能产生的结果振动进行观察，记性记录，从而积累经验，减少风险。

2.2 合理分配和调整定子重量

合理分配和调整定子重量，从而减缓或者消除大型汽轮发电机结构震动故障的发生。在大型汽轮发电机运行的过程中，一旦运行速度过高，振动十分剧烈，为在短时间内减缓结构振动，减少事故的发生，可对发动机重量进行调整，主要方式就是在发电机定子上增加重物，这样做在增加重量、平衡受力、降低发电机两端的上翘态势具有积极的效果，同时提高了端盖轴承的支撑刚度，减缓结构振动。

2.3 优化定子的设计

虽然在发电的机安装和运行中的一些因素会产生结构振动，从而引发故障，但是内因才是事物发展变化的基础所在，发电机定子的设计是结构振动产生的根源所在。这就需要我们对定子的设计进行优化，修改相关的技术参数，以完美的设计来解决问题。在具体的实验中，我们通过适量的顶起发电机，保证定子垫片具有相同的槽型和距离，同时保证整个结合面的清洁，适当的添加垫片，对定子焊接以及出线进行检查，调整联轴器之间的状态，从而实现我们的目标。

2.4 通过现场动平衡

通过现场动平衡，减缓或者消除大型汽轮发电机结构震动所产生的故障。现场动平衡，就是在现场通过简单精细的动平衡实验，通过减少转子传给周成的振动力度或者改变其方向，从未解决此类故障的一种有效的手段。在实践中，要进行大规模的大型汽轮发电机维修周期长，处理的难度大，即使进行维修，也存在技术上的很多难题，因此采取现场动振动这种简单、可靠且安全的方式也是非常实用的。

3 总结语

大型汽轮发电机结构震动在实践中产生故障的原因是多方面的，为了更好的推动我国电力行业的改革，我们应该立足于大型汽轮发电机在设计中本身存在的刚度低等问题，通过基础沉降以及整个设计到安装的分析，找到故障发生的原因所在，从而采取调整发电机定子地脚螺栓的松弛度、合理的分配重量或者是增加相关的中午、从整体上进行相关参数的优化设计、大量的进行实践检验等措施，以最大的努力来缓解或者次奥楚大型汽轮发电机结构震动故障的发生，本文对大型汽轮发电机结构震动故障产生的原因分析的不够全面，希望读者能够提出宝贵的意见。

参考文献：

[1]何国安，师军.大型汽轮发电机结构振动故障的分析及治理[J]. 中国电力，2015（06）：133-138.

[2]任朝旭.汽轮发电机组支承系统故障分析与诊断方法研究[D].华北电力大学，2015.

[3]蒲莹.汽轮发电机故障在线综合诊断系统的研究[D].华北电力（北京）大学，2001.

[4]张国强.汽轮发电机故障分析与诊断[D].华北电力大学（北京），2011.

[5]刘志会.汽轮发电机组自激振动故障分析和应用研究[D].华北电力大学（北京），2010.