第２４卷第５期 ２０１１年５月 广东电力 ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ Ｖｏ１．２４ ＮＯ．５ Ｍａｖ ２（）１１ ３０ ０ ＭＷ汽轮发电机组轴瓦异常振动 诊断分析及处理 高庆水，刘石，冯永新 （广东电网公司电力科学研究院，广东广州５１００８０） 摘要：针对３００ Ｍｗ汽轮发电机组启动中发电机轴承振动超标的问题，分析了机组轴振和瓦振数据，并测试了 发电机汽端台板的差别振动，认为连接刚度不足是导致发电杌轴承瓦振超标的主要原因；通过提高连接刚度， 解决了瓦振异常的问题。 关键词：汽轮发电机组；振动；故障诊断 中图分类号：ＴＫ２６８．１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００７—２９０Ｘ（２０１１）０５．００９３．０３ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ Ａｂｎｏｒｍａｌ Ｂｅａｒｉｎｇ＆Ｐａｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｉｎ ３００ ＭＷ Ｓｔｅａｍ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ ＧＡＯ Ｑｉｎｇ—ｓｈｕｉ，ＬＩＵ Ｓｈｉ，ＦＥＮＧ Ｙｏｎｇ—ｘｉｎ （Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５ １ ００８０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｔａｒｔｕｐ ｏｆ ３００ ＭＷ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ。ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｄａｔａ ｏｆ ｂｅａｒ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐａｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｓｔｓ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｂｅｄｐｌａｔｅｓ ａｔ ｔｕｒｂｉｎｅ ｅｎｄ．Ｉｔ ｉｓ ｂｅｌｉｅｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｆｉｃｉｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｒｅａｓｏｎ ｆｏｒ ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ ｂｅａｒｉｎｇ ａｎｄ ｐａｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ．Ｔｈｅ ａｂｎｏｒｍａｌ ｂｅａｒｉｎｇ ａｎｄ ｐａｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｈａｎｄｌｅｄ ｂｙ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｒｉｇｉｄｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ ｓｅｔ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ 采用端盖式轴承的汽轮发电机在运行时，其定 如图１所示。 １ ２ ３ ４ ５ ６ 子振动与转子振动相互耦合，发电机轴承的瓦振水 平在很大程度上受轴瓦、端盖、定子和基础之间连 接刚度的影响。如发电机定子机座底脚接触不良， 承载不合理，则有可能导致轴瓦振动超标，影响机 组的安全运行。准确诊断出连接刚度不足是导致振 号 号 号 号 号 号 动异常的原因后，可通过局部提高连接刚度来抑制 振动，节省检修周期。 ＨＰ～高压缸；ＩＰ一中压缸；ＬＰ一低压缸。 １振动测试 某电厂６号机组为上海汽轮机厂生产的Ｎ３００． １６．７／５３８／５３８型、亚临界、一次中问再热、双排 图１ 机组轴系及采集系统图 该发电机前后轴承的 、ｙ方向（左、右各相 对于垂直方向４５。）布置了非接触式涡流探头来测 量轴颈相对振动，垂直方向布置速度传感器测量端 盖轴承的瓦振。机组于２０１０年８月１ １日首次启动 冲转，转速达６００ ｒ／ｍｉｎ时，６号瓦密封瓦处发出 异音，摩擦检查后振动稳定，异音消失。转速为２ 汽、单轴凝汽式汽轮机，配备上海发电机厂生产的 水氢氢冷式发电机。机组轴系结构及振动采集系统 收稿日期：２０１１－（）１．２５ 广东电力 第２４卷 ０４０ ｒ／ｒａｉｎ时暖机４ ｈ，各瓦振动无异常。暖机结 束后，机组顺利定速。图２为发电机前后瓦升速 Ｂｏｄｅ图。 ７２０ Ｏ Ｖ 主３６０ 要 ０ ５００ １ ０００ １ ５００ ２ ０００ ２ ５００ ３ ０００ ￣Ｎ／（ｒ－ｍｉｎ一 １ （ａ）５号瓦 方向测点升速Ｂｏｄｅ图 主 一／ 一一 ２４０ ｔ —～一一一√—～八 一 一√０ ５００ １ ０００ １ ５００ ２ ０００ ２ ５００ ３ ０００ 转速／（ｒｍｉｎ 、 （ｂ）６号瓦 方向测点升速Ｂｏｄｅ图 图２升速Ｂｏｄｅ图 在升速过程中，发电机两端轴承轴振良好。过 临界时，６号瓦垂直瓦振为８６ ｍ，５号瓦垂直瓦 振为６５ ｍ。机组刚定速为３ ０００ ｒ／ｍｉｎ时，发电 机相关振动数据见表１。 表１ 定速空载发电机前后瓦振动数据 由表１可以看出，除５号瓦垂直瓦振动超标 外，其余各测点的振动均在良好水平，且以工频 分量为主。经分析知，该机组发电机转子轴振良 好，低压转子后瓦（４号瓦）振动也在优秀水平，巨 霉 表明机组轴系原始平衡状态良好，激振力较小。舳∞ Ｏ ５号瓦振动以工频分量为主，但与轴振幅值相当， 不符合正常转子一轴承系统的瓦振与轴振比例关 系，但５号瓦振动超标并非由通常的不平衡故障 造成的。 ２振动故障分析 振动系统中总是存在阻尼的，系统要维持振 动，必须向其不断输送能量。激振力大和支撑系统 动刚度不足是引起强迫振动的２大因素，三者的关 系为 Ａ＝ａ Ｆ． （１） 式中： 为振幅；Ｆ为激振力；Ｋ 为动刚度；ａ 为系数。由式（１）可知，强迫振动与激振力成正比， 与支撑系统动刚度成反比。 发电机前后轴承安装在发电机端盖上，其振动 很容易受端盖支撑系统刚度的影响。当支撑刚度不 足时，在较小的激振力下，传递到瓦盖上的振动有 可能被放大，且通常以工频分量为主。用手持式振 动仪表测试５号瓦轴承盖水平中分面处不同测点的 差别振动，最大与最小振动差值在１（】ｇｍ以内， 未发现异常。怀疑导致故障的原因为发电机定子底 座和基础台板的接触状况。 发电机定子与台板之间有数个不压紧的地脚螺 栓，用手持式振动仪表分别测试发电机汽端６个地 脚螺栓处的振动情况（测点如图３所示），测试数据 见表２。 炉端 汽轮机 励磁端 电端 图３底角振动测点分布图 从表２可以看出，发电机定子地脚螺栓处的差 别振动较大，电端差别振动值最大为２８ ｍ，炉端 差别振动值最大为１０ ｍ，电端明显大于炉端，且 对于同侧的不同测点，越靠近汽端振动越大。 第５期 高庆水，等：３００ ＭＷ汽轮发电机组轴瓦异常振动诊断分析及处理 表２发电机定子地脚螺栓处测点振动值ｐｍ 测点 振动值 测点 振动值 Ａ ６５ Ｄ ３５ 电端 Ｂ ５１ 炉端 Ｅ ２７ Ｃ ３７ Ｆ ２５ ３故障处理及结果 取出发电机定子电端３个地脚螺栓套筒，用专 用工具对螺栓加紧力，边加紧力边注意观察发电机 两端轴瓦盖振动，当振动降低至合理范围内，即停 止加紧力。处理后，５号瓦垂直瓦振动变化趋势如 图４所示。 ４０５ ０ ３６０ ３１５ ２７０ ２２５ ７０ 皇５２ 趸３５蛏 １７ ０ １１：３９：２７ ｌｌ：５９：２７ ｌ２：１９：２７ １２：３９：２７ １２：５９：２７ １３：１９：２７ 时刻 图４处理后５号瓦垂直瓦振动趋势 由图４可以看出，５号瓦瓦振下降明显，处理 前为７０ ｆｔｍ左右，处理后降低至３０ ｍ。处理后发 电机瓦振数据见表３。同时，用手持式振动仪表测 试发电机汽端６个地脚螺栓处振动情况，振动值均 在２０ ｍ左右，电端与炉端差别振动明显减小， 同侧不同测点振动值相当。处理后发电机定子地脚 螺栓处测点振动值见表４。 表３处理后发电机瓦振值 表４处理后发电机定子地脚螺栓处差别振动 ｍ 测点 振动值 测点 振动值 Ａ ２３ Ｄ ２２ 电端 Ｂ ２１ 炉端 Ｅ 】７ Ｃ １９ Ｆ １７ ４结束语 采用端盖式轴承的汽轮发电机组，其定子振动 与转子振动相互耦合，其轴瓦振动在很大程度上受 支撑刚度的影响，且振动故障特征与质量不平衡振 动特征类似。以某电厂６号机组为例，经在线测试 分析，机组５号瓦振动超标的根本原因是发电机定 子与基础之间接触不良，底角承载不合理，从而导 致支撑系统刚度弱化，在较小的激振力作用下，瓦 振得到放大。采取处理措施后，瓦振明显下降。本 文采用的处理方法简单、有效，但只是一种临时性 措施，要彻底解决振动故障，需按照规范对发电机 机座底角承载进行调整。调整时要求有较好的初始 条件，即安装、二次灌浆等质量必须达到规定标准。 参考文献： ［１］吴华胜．王进，莫国平．珠海发电厂７（）（）Ｍｗ汽轮发电机组 振动特性试验研究＿Ｊ］．广东电力，２（｝０３，１６（４）：３４—３６． ＷＵ Ｈｕａ—ｓｈｅｎｇ，ＷＡＮＧ Ｊｉｎ，ＭＯ Ｇｕｏ－ｐｉｎｇ Ｔｅｓｔ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ７００ ＭＷ Ｓｔｅａｍ Ｔｕｒｂｏ—ｕｎｉｔ ｉｎ Ｚｈｕｈａｉ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ，２００３，１６（４）：３４－３６． Ｅ２］杨建刚．高伟大型汽轮发电机组轴系振型识别方法研究［Ｊ］． 中国电机工程学报，２００１，２１（４）：２６—３０ ＹＡＮＧ Ｊｉａｎ—ｇａｎｇ．ＧＡＯ Ｗｅｉ Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｓｈａｐｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｌａｒｇｅ Ｔｕｒｂｏ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ—ｕｎｉｔｓ ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＥＥ，２ｆ）０１，２１（４）：２６．３０． Ｅ３］尹金亮．赵永刚．国产早期３００ Ｍｗ汽轮机振动原因分析与诊 断［Ｊ２．汽轮机技术，２００７，４９（２）：１３４—１３７． ＹＩＮ Ｊｉｎ－ｌｉａｎｇ，ＺＨＡＯ Ｙｏｎｇ－ｇａｎｇ Ｃａｕｓｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｆｏｒ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ３００ ＭＷ Ｓｔｅａｍ Ｔｕｒｂｉｎｅ—ｕｎｉｔｓ［Ｊ］． Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｃｙ，２００７，４９（２）：１３４—１３７． ［４］童小忠北仑电厂１号汽轮发电机组异常振动分析与处理［Ｊ］． 汽轮机技术，２００４，４６（６）：４６７—４５０． ＴＯＮＧ Ｘｉａｏ—ｚｈｏｎｇ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｂｎｏｒｍａｌ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｎ Ｎｏ．１ Ｔｕｒｂｏ．ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｉｎ Ｂｅｉｌｕｎ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ［Ｊ］． Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｃｙ，２００４，４６（６）：４６７—４５０． 作者简介：高庆水（１９８３～），男，山东济宁人。助理工程师，工 学硕士，主要从事旋转机械状态监测、故障诊断分析及治理工作。
