引言

某電廠2號機組為東方汽輪機廠生產(chǎn)的330MW汽輪機,電機為東方電機廠生產(chǎn)的330MW氫冷發(fā)電機。軸系布置如圖1所示,1、2號軸承為高中壓轉(zhuǎn)子支撐軸承,3、4號軸承為低壓轉(zhuǎn)子支撐軸承,5、6號軸承為發(fā)電機轉(zhuǎn)子支撐軸承。該機組于2018年出現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈接地故障,現(xiàn)場消除設(shè)備缺陷(未返廠),檢修后發(fā)電機5瓦軸承振動超過50um,超出標(biāo)準(zhǔn)值。

1振動特征

表1為定速3000r/min振動列表,圖2~圖7為啟動過程中5、6瓦相對軸振動和軸承振動Bode圖。由圖表可以看出,發(fā)電機振動狀況有以下特點:

(1)機組沖轉(zhuǎn)過程,發(fā)電機軸瓦軸振動良好;

(2)振動主要為基頻分量;

(3)5、6瓦軸承振動在2700r/min轉(zhuǎn)速下快速增大,2963r/min轉(zhuǎn)速下達(dá)到最大值,工作轉(zhuǎn)速下,5瓦軸承振動超標(biāo);

(4)軸承振動增大時,對應(yīng)軸瓦的軸振動基本穩(wěn)定,甚至有減小趨勢。

2振動分析

由測試數(shù)據(jù)可知,發(fā)電機5、6瓦軸振動、軸承振動都以基頻振動分量為主,振動變化也主要表現(xiàn)為基頻振動分量。該振動為普通強迫振動,引起該類型振動的主要原因有轉(zhuǎn)子平衡狀況變化或支承剛度變化。

5、6瓦軸承振動在2700r/min轉(zhuǎn)速下快速增大,2963r/min轉(zhuǎn)速下達(dá)到最大值;軸承振動增大時,對應(yīng)軸瓦的軸振動基本穩(wěn)定,甚至有減小趨勢。判斷5、6瓦軸承振動原因為發(fā)電機端蓋軸承在工作轉(zhuǎn)速附近出現(xiàn)結(jié)構(gòu)共振。

圖8與圖9為檢修前5、6瓦軸承振動Bode圖,可以看出,檢修前,3000r/min左右未出現(xiàn)峰值,說明檢修后,發(fā)電機軸承支承剛度降低,產(chǎn)生結(jié)構(gòu)共振現(xiàn)象,引起發(fā)電機軸承振動超標(biāo)現(xiàn)象。

現(xiàn)場測量5、6瓦軸承振動特性,發(fā)現(xiàn)從機頭看5瓦左側(cè)臺板處差別振動超過40um,說明此處發(fā)電機臺板與水泥基礎(chǔ)連接狀況不良,是導(dǎo)致檢修后支承剛度降低的原因之一。

電廠利用檢修機會,檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機端蓋安裝出現(xiàn)翹曲,未能與發(fā)電機定子貼合緊密,導(dǎo)致端蓋連接剛度降低,是造成支承剛度降低的另一個原因。

查閱檢修前數(shù)據(jù),5瓦相對軸振動最大為70um,檢修后振動相比檢修前增大15um,說明檢修后轉(zhuǎn)子平衡狀況發(fā)生變化。

本次檢修處理發(fā)電機接地故障的過程中,拆卸了發(fā)電機兩端護(hù)環(huán),并對磨損嚴(yán)重的線圈進(jìn)行了切除,線圈和護(hù)環(huán)恢復(fù)后,發(fā)電機平衡狀況會發(fā)生改變:低發(fā)聯(lián)軸器復(fù)找中心,也會引起軸系平衡狀況變化。

3振動處理

發(fā)電機臺板與水泥基礎(chǔ)連接狀況不良和發(fā)電機端蓋安裝翹曲均會造成支承剛度降低,引起結(jié)構(gòu)共振現(xiàn)象?，F(xiàn)場緊固發(fā)電機地腳螺栓,振動無明顯改善:重新安裝調(diào)整發(fā)電機端蓋,時間長,影響發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)效益,且效果存在不可預(yù)見性。而在發(fā)電機定子及氫冷器上安裝附加質(zhì)量,通過附加質(zhì)量吸收振動能量,能夠降低發(fā)電機軸承振動。實際中,采用在發(fā)電機定子及氫冷器上放置沙袋的方式,總重量約為3t,5瓦軸承振動降低至50um以內(nèi)(表2)。

針對軸系平衡狀況變化進(jìn)行動平衡試驗,在低發(fā)聯(lián)軸器增加配重,配重質(zhì)量約為1539g,振動得到改善,發(fā)電機軸承振動降低至優(yōu)秀值以內(nèi)(表2),機組能夠安全穩(wěn)定運行。

4結(jié)論

(1)發(fā)電機臺板與水泥基礎(chǔ)連接狀況不良,端蓋安裝未能與定子貼合緊密,均會造成支承剛度降低,使定子共振轉(zhuǎn)速降低,導(dǎo)致工作轉(zhuǎn)速落在共振轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi),引起瓦振超標(biāo)。

(2)拆卸發(fā)電機兩端護(hù)環(huán),對磨損嚴(yán)重的線圈進(jìn)行了較多切除,低發(fā)聯(lián)軸器復(fù)找中心,均會導(dǎo)致不平衡質(zhì)量變化,引起軸振增大。

(3)在發(fā)電機定子及氫冷器上安裝附加質(zhì)量,吸收振動能量,能夠有效降低發(fā)電機振動:利用現(xiàn)場動平衡技術(shù),減小不平衡質(zhì)量,可以達(dá)到改善發(fā)電機振動的目的。