汽轮机组振动故障测试分析与处理范文

[摘要]介绍了CC60-8.83/4.12/1.47型汽轮机组启动过程中振动异常的情况。通过对机组振动数据的测试分析，得出发电机转子热不平衡是引起振动的主要原因，并采用动热平衡的方法消除振动，确保了机组安全运行。

[关键词]汽轮机组振动；测试分析；处理

某石化公司热电厂汽轮机为上海汽轮机厂生产的双抽凝气式汽轮机，如图1所示，1999年投产，2001年由上海汽轮机厂进行了增容改造，由50MW改造成CC60-8.83/4.12/1.47型汽轮机组。

1轴承振动测试

CC60-8.83/4.12/1.47型汽轮机组在启动过程中出现了较大的振动，振动主要表现在发电机后轴承（#4）上，采用美国Bently公司生产的振动测试分析系统208P，配该公司生产的速度传感器，对该机组启动和运行过程中的振动进行了全面测试，重点监测了发电机与励磁机两侧四个轴承（#3、#4、#5、#6）垂直、水平和轴向三个方向上的振动情况。

1.1空负荷运转轴承振动测试

(1)转速720rpm，冷却水流量12t/h运转。该机组#3、#4轴承（轴振、瓦振）在附近都出现了比较明显的振动峰值。推测发电机转子在720rpm附近的振动是由于二倍频共振所引起的。由于机组二倍频共振与转速很敏感，转速稍微升高，振动随即减小，因此该转速下的振动对机组正常运行没有危险，开机过程中可以通过改变机组转速的方法避开该共振点。图2给出了升速过程中#3、#4轴承振动变化情况。从图中频谱分析可看出，发电机转子临界转速为1440rpm，印证在720rpm附近的振动是由于二倍频共振所引起的。(2)转速3000rpm，冷却水流量12t/h运转。机组3000rpm定速运转过程中，振动逐渐增大。其后，#4轴向振动达到80μm，#3Y轴振超过180μm，振动严重超标。(3)转速3000rpm，冷却水流量14t/h运转。观察振动变化情况。冷却水流量加大初期，振动没有变化。20分钟后，振动有明显减小，见表3，#4轴承座轴向及#3轴承轴振仍较大。

1.2带负荷运转轴承振动测试

机组于并网带负荷。带负荷初期（小负荷状态），振动无变化。但当负荷从10MW升到20MW以及从20MW升到30MW过程中振动都有较明显的增大。同时，随着机组带负荷运行时间的延长，振动能逐渐减小。适当加大定子冷却水流量也能在一定程度上减小振动。

2振动原因分析

(1)振动异常时，通过分析振动信号的频率主要为50Hz分量，其余分量很少，因此，导致振动的激振力是一种与转子上的不平衡力相关联的力。(2)机组未并网发电之前（空负荷状态下），振动即很不稳定，此时励磁电流还未施加，因此，可以初步排除发电机电气方面的因素，如匝间短路、空气间隙不均匀等。(3)该机组振动的一大特征是不稳定。不对中等因素引起的振动应该是在机组刚定速时就能表现出来。本机组振动特征与此不符，可以初步排除。(4)该机组振动不稳定具有较典型的慢变特征，即振动的增大和减小都需要一定的时间。这说明转子具有热变形特征。试验中两次提高冷却水流量，振动都有所减小，也表明转子上的确存在一定程度的热变形。(5)#4轴承座轴向振动增大时，#3、#4、#5、#6轴承座振动（包括轴振）均同步增大，尤以#3Y方向轴振最为明显。考虑到发电机转子和励磁机转子质量相差很多，发电机转子振动状况对励磁机的影响很大，而励磁机振动状况对发电机的影响（特别是发电机前轴承）很小。因此，综合整个试验数据，初步判定振动变化主要是由于发电机转子引起的，励磁机转子两侧振动变化是由于发电机转子振动变化引起的。

3振动故障分析结论及处理

(1)机组700rpm附近的振动由发电机转子二倍频共振引起，对设备危害不大，可以通过改变转速避开共振点的方法减小其影响。(2)本机组振动在机组启动后逐渐增大，故与转子中心不正等因素关系不大。(3)本机组振动主要是由于发电机转子引起的，不排除励磁机激发振动的可能性。振动故障的治理可以首先从发电机开始，之后再考虑励磁机等的影响。(4)本机组发电机在开启一段时间后电机两端振动量逐渐增大，符合转子有少量热变形引起振动特征[1]，可以通过动热平衡方法减小振动。动热平衡方法即综合考虑空载及额定负荷工况下振动分配，人为给转子制造一定的质量不平衡，使其振动的方位与振动变化量（热矢量）的方向相反，用以抵消部分振动变化量，从而使空载、带功率工况下的振动均达到相对理想状态。通过计算和多次测试在#3位安装配块420g∠1250，在#4位安装配块300g∠1130，在带负荷升速过程中#3和#4位振幅在20μm以下，满足机组运转需求。(5)在机组有机会检修时，就以下几点进行检查：检查#4轴承座瓦枕球面接触以及轴承座与底部台板接触情况，并进行了清理和修复；检查冷却水回路，畅通；复查电机励磁机的磁力中心，并将其调整在误差范围内。

4结语

通过对发电机在启动过程中振动的测试分析与处理，发现转子热变形（热矢量）的是发电机运行振动常见的原因之一，通过检修中采用现场热平衡补偿的方法，成功消除了发电机转子的振动，保证机组安全稳定运行。

参考文献

[1]茆秋华.核电汽轮发电机组振动热变量分析及处理[J].电工技术，2017，(2)：99-101.

作者：靳兆文1，刘波2 单位：1.南京科技职业学院，2.中石化扬子石化公司