滑趙杰

(中國成達(dá)工程有限公司，成都 610041)

越南沿海三期電站#1機(jī)組振動(dòng)分析和處理

滑趙杰

(中國成達(dá)工程有限公司，成都 610041)

越南沿海三期電站汽輪發(fā)電機(jī)組在空負(fù)荷和正常運(yùn)行狀態(tài)下的振動(dòng)值偏大，尤其是在發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)時(shí)，發(fā)電機(jī)的振動(dòng)值隨著勵(lì)磁電流的變化而變化。通過分析認(rèn)為，機(jī)組的振動(dòng)主要是由轉(zhuǎn)子的不平衡量引起，通過現(xiàn)場動(dòng)平衡，有效地解決了機(jī)組在各工況下振動(dòng)偏大的問題。

動(dòng)平衡；振動(dòng)；勵(lì)磁電流；發(fā)電機(jī)

0 引言

越南沿海三期電站#1機(jī)組汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的D600W型單軸、三缸四排汽凝汽式汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)有限公司生產(chǎn)的QFSN-622.5-2-22發(fā)電機(jī)。整個(gè)軸系由高中壓轉(zhuǎn)子、低壓A轉(zhuǎn)子、低壓B轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子構(gòu)成，共8副支持軸承和1副穩(wěn)定軸承，其中#1，#2軸承為可傾瓦結(jié)構(gòu)，其余軸承為橢圓瓦結(jié)構(gòu)。

#1機(jī)組從機(jī)頭看，轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，鑒相傳感器位于機(jī)頭端部右側(cè)斜上20°，Y向軸振傳感器位于右側(cè)斜上45°位置，瓦振傳感器位于軸承垂直正上方。機(jī)組安全監(jiān)視系統(tǒng)(TSI)為Bently 3500系統(tǒng)，在線機(jī)械管理系統(tǒng)(MMS)為Bently System@ 1系統(tǒng)。

1 振動(dòng)現(xiàn)象及分析

#1機(jī)組在調(diào)試及“720 h試運(yùn)行”期間，汽輪機(jī)軸系#1～#5軸承處軸振振動(dòng)良好，振幅小于50 μm；#6軸承座蓋振在空載和低負(fù)荷工況下振動(dòng)偏大，振幅超過50 μm，高負(fù)荷下#6軸承座蓋振振幅下降到50 μm以下；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在空載工況下，#7軸振振幅超過80 μm，#7軸承座蓋振振幅和#8軸振振幅、蓋振振幅均小于40 μm，但隨著機(jī)組負(fù)荷增加，#7，#8軸振、蓋振振幅都出現(xiàn)了明顯增大，其中#7軸振和蓋振振幅、#8蓋振振幅增大最為突出，#8軸振振幅增大較緩，滿負(fù)荷工況下#7軸振振幅超過100 μm，#7蓋振振幅超過60 μm，#8蓋振振幅超過50 μm，#8軸振振幅小于50 μm；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在滿負(fù)荷622 MW工況下進(jìn)行發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)時(shí)(功率因數(shù)調(diào)整到0.85)，發(fā)現(xiàn)隨著勵(lì)磁電流的增加，#7，#8軸振、蓋振振幅均出現(xiàn)了快速增大，#7軸振振幅超過125 μm報(bào)警值，#7，#8蓋振振幅超過80 μm。2016年12月12日，3 000 r/min空載時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)見表1，帶負(fù)荷運(yùn)行及溫升試驗(yàn)時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)見表2。

表1 空載時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù) μm

表2 帶負(fù)荷運(yùn)行振動(dòng)數(shù)據(jù) μm

(1)調(diào)取MMS#1機(jī)組#6和#7軸承軸振振動(dòng)頻率瀑布圖發(fā)現(xiàn)，機(jī)組在3 000 r/min空載工況下，#6，#7軸承軸振主要以工頻振動(dòng)分量為主，2倍頻的分量較小，其他倍頻的分量更小，說明低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子對輪對中性較好；振動(dòng)工頻大產(chǎn)生的原因有可能是軸承供油不足，也有可能是軸系不平衡，由于軸瓦溫度和回油溫度都正常，可以排除軸承供油不足的影響；由于振動(dòng)的相位較為穩(wěn)定，可以排除轉(zhuǎn)子上零部件松動(dòng)的可能性，說明振動(dòng)主要由質(zhì)量不平衡引起[1]。汽輪發(fā)電機(jī)組在生產(chǎn)制造過程中都進(jìn)行過單轉(zhuǎn)子的高速動(dòng)平衡工作，在現(xiàn)場各轉(zhuǎn)子連成軸系后軸系的平衡狀態(tài)發(fā)生了改變，有可能產(chǎn)生

表3 負(fù)荷622 MW(功率因數(shù)約0.85)振動(dòng)數(shù)據(jù) μm

表4 負(fù)荷621 MW(功率因數(shù)約0.95)振動(dòng)數(shù)據(jù) μm

表5 負(fù)荷623 MW(功率因數(shù)0.96)振動(dòng)數(shù)據(jù) μm

表6 負(fù)荷622 MW(功率因數(shù)0.85)振動(dòng)數(shù)據(jù) μm

3 結(jié)束語

越南沿海三期電站汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)大主要是由汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在不平衡量(包括整個(gè)軸系冷態(tài)下的不平衡量和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由于勵(lì)磁電流的作用在熱態(tài)下膨脹不均所產(chǎn)生的新的不平衡量)引起的,動(dòng)平衡后，整個(gè)軸系無論是在空載還是滿負(fù)荷或是改變功率因數(shù)達(dá)到額定勵(lì)磁電流條件下，振動(dòng)值均滿足要求。

[1]陸頌元.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)[M].北京:中國電力出版社,2002.

(本文責(zé)編：劉炳鋒)

了新的不平衡量。

(2)發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行和溫升試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁電流越大，發(fā)電機(jī)振動(dòng)越大，在大勵(lì)磁電流時(shí)轉(zhuǎn)子振動(dòng)振幅增加相對較快，發(fā)電機(jī)振動(dòng)趨勢和勵(lì)磁電流的變化趨勢相同，說明發(fā)電機(jī)可能存在匝間短路；通常發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈在勵(lì)磁電流影響下會(huì)發(fā)熱膨脹，轉(zhuǎn)子線圈銅導(dǎo)線溫度比轉(zhuǎn)子本體溫度上升的速度快，并且銅導(dǎo)線的溫度比較高，兩者溫度不同及熱膨脹系數(shù)不一樣，由于膨脹量不同可能出現(xiàn)相對位移，從而造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)新的不平衡量，進(jìn)而引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)振幅變大。

(3)機(jī)組#6，#8軸承都存在軸瓦振動(dòng)大于軸振的現(xiàn)象，其中#6軸瓦振動(dòng)主要表現(xiàn)在空載和低負(fù)荷工況下，#8軸瓦振動(dòng)主要表現(xiàn)在高負(fù)荷工況下，而空載工況下#7軸振、軸瓦振動(dòng)振幅都偏大，且軸振、軸瓦振動(dòng)振幅隨負(fù)荷增大而增大；軸瓦振動(dòng)的激振源主要來自軸振，一般軸振振幅均遠(yuǎn)大于軸瓦振動(dòng)振幅。當(dāng)軸承裝配出現(xiàn)偏差和螺栓緊固力矩不夠時(shí)或軸承座剛度不足時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)軸瓦振動(dòng)振幅大于軸振振幅以及軸瓦振動(dòng)振幅增長過快的問題。由于軸瓦振動(dòng)的振幅基本穩(wěn)定，基本可以排除軸瓦球面接觸不好的問題[1]。

2 問題分析及處理

(1)匝間短路診斷。發(fā)電機(jī)配有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路在線監(jiān)測裝置，但發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的匝間短路現(xiàn)象。

(2)翻瓦檢查及螺栓緊固。對發(fā)電機(jī)#7，#8軸承和#9穩(wěn)定軸承進(jìn)行了翻瓦檢查。#7軸承翻瓦檢查發(fā)現(xiàn)軸瓦有非常輕微的劃痕，轉(zhuǎn)子側(cè)隙(A，C位置)超標(biāo)，分析認(rèn)為側(cè)隙大是軸瓦加工所致，現(xiàn)場無法處理；#8軸承檢查發(fā)現(xiàn)軸瓦有非常輕微的劃痕，軸瓦與軸承套之間的頂隙偏大約為0.05 mm，現(xiàn)場對軸承套的中分面進(jìn)行了研磨處理，調(diào)整后頂隙為0.08 mm(標(biāo)準(zhǔn)為0.04～0.10 mm)。#9軸承抬高量不足，現(xiàn)場增加0.10 mm墊片。針對#6軸承空載和低負(fù)荷工況下軸承蓋振偏大，對#6軸承螺栓進(jìn)行了重新緊固，防止緊力不足。對#8軸承支撐的端蓋螺栓及軸承蓋螺栓加大擰緊力矩，并全部進(jìn)行了重新緊固。

(3)現(xiàn)場動(dòng)平衡。由于#1機(jī)組在空負(fù)荷和帶負(fù)荷時(shí)振動(dòng)的相位變化幅度不大，在徹底排除了軸瓦和安裝問題對機(jī)組的振動(dòng)影響因素后進(jìn)行現(xiàn)場動(dòng)平衡工作。為了盡量減少動(dòng)平衡過程中汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)→并網(wǎng)→升負(fù)荷→解列→打閘→汽缸冷卻→調(diào)整平衡塊所需要的時(shí)間和啟動(dòng)停機(jī)次數(shù)，在3 000 r/min時(shí)，采用發(fā)電機(jī)定子出線端三相短路、同時(shí)手動(dòng)加勵(lì)磁電流的方式模擬并網(wǎng)后帶高勵(lì)磁電流的運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)由于電渦流的存在，導(dǎo)致母線罩固定螺栓被燒得通紅，為安全起見限制了定子電流的繼續(xù)提高，此時(shí)的轉(zhuǎn)子溫度距離額定負(fù)荷下額定功率因數(shù)時(shí)還相差較遠(yuǎn)，模擬沒有達(dá)到預(yù)期的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子溫升效果。

隨后，按照機(jī)組運(yùn)行的歷史振動(dòng)數(shù)據(jù)，首先在低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)之間的對輪上70°位置首次試加平衡質(zhì)量700 g，隨后機(jī)組啟動(dòng)并帶負(fù)荷、不同工況運(yùn)行條件下的軸系振動(dòng)數(shù)據(jù)見表3、表4。

通過對機(jī)組#7，#8軸承的翻瓦檢查及首次動(dòng)平衡，解決了#6，#7，#8軸承蓋振快速增大的問題，且在額定功率因數(shù)0.85的滿負(fù)荷工況下，#6，#7，#8軸承處的軸振均明顯降低, 但#5軸承處的軸振較之前有所升高。通過分析發(fā)現(xiàn)此時(shí)工頻分量所占的比重仍然較高，機(jī)組的振動(dòng)仍有優(yōu)化的空間。

機(jī)組解列, 打閘停機(jī)冷卻，使缸溫冷卻到150 ℃以下，重新調(diào)整動(dòng)平衡方案，將低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)之間的對輪處的平衡重移到110°位置，平衡塊總質(zhì)量增加到 883 g, 同時(shí)為了防止#5軸承處的軸振繼續(xù)增大，在B低壓缸#5軸承處末級(jí)葉輪處130°位置加平衡質(zhì)量463 g。重新啟機(jī)，軸系各處的軸振和蓋振均達(dá)到理想的效果，在滿負(fù)荷時(shí)不同功率因數(shù)條件下軸系振動(dòng)值的具體數(shù)據(jù)見表5、表6。

2017-05-08；

2017-07-03

TK 248

B

1674-1951(2017)08-0053-02

滑趙杰(1981—)，男，河北內(nèi)丘人，高級(jí)工程師，工學(xué)碩士,從事轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備相關(guān)工作(E-mail:huazhaojie@chengda.com)。