某熱電廠 50MW機(jī)組勵(lì)磁機(jī)軸承振動(dòng)原因分析及處理

陳聲

(新疆華電吐魯番發(fā)電有限責(zé)任公司,新疆 吐魯番 838100)

1 故障現(xiàn)象

某熱電廠#2機(jī)組系武漢汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的 50 MW C50-35/3型單缸、單排汽汽輪發(fā)電機(jī)組,整個(gè)軸系由汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子組成,均由剛性聯(lián)軸器聯(lián)接。發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)是兩軸三支撐形式,整個(gè)軸系布置如圖 1所示。#1軸承布置在前軸承箱里,#2,#3軸承布置在排汽缸上,#4軸承為落地軸承,#5軸承布置在勵(lì)磁機(jī)底座上。該機(jī)組自投產(chǎn)以來,#5瓦振幅在 0.05～0.06mm間波動(dòng),嚴(yán)重威脅機(jī)組安全運(yùn)行。該機(jī)組進(jìn)行小修時(shí),對各瓦墊鐵、烏金吃合情況進(jìn)行檢查,接觸面積達(dá) 85%以上;軸瓦緊力在合格范圍內(nèi);各轉(zhuǎn)子對輪中心數(shù)據(jù)小于0.03mm。排除了檢修方面原因引起軸瓦振動(dòng)過大的可能。

機(jī)組小修后開機(jī),#5瓦振動(dòng)數(shù)據(jù)見表 1。

圖1 軸系布置圖

表1 #5瓦振動(dòng)數(shù)據(jù) mm

轉(zhuǎn)速為 3000 r/min時(shí),#5瓦基頻振動(dòng)占通頻的80%以上,2倍頻與 3倍頻振動(dòng)都小于 0.01mm;用便攜式測振表測量#5軸承座,從瓦蓋至地面各結(jié)合面振動(dòng)差值都小于 0.03mm,軸承座聯(lián)接剛度不足的因素可以排除;測量位置越靠近地面振動(dòng)值越小,基礎(chǔ)共振的因素可以排除。初步判斷為轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡,做動(dòng)平衡試驗(yàn)后,#5瓦振動(dòng)數(shù)據(jù)見表 2。

表2 空載和帶 50%負(fù)荷時(shí) #5瓦振動(dòng)數(shù)據(jù)

機(jī)組帶滿負(fù)荷運(yùn)行當(dāng)天振動(dòng)無變化,2d后振動(dòng)突然增大,將發(fā)電機(jī)解列維持 3000 r/min時(shí),發(fā)現(xiàn)#5瓦振動(dòng)變化不大,數(shù)據(jù)見表 3。

表3 空載和帶滿負(fù)荷時(shí) #5瓦振動(dòng)數(shù)據(jù)

機(jī)組停下后,再次沖轉(zhuǎn)到 3 000 r/min,振動(dòng)數(shù)值和相位變化不大。

2 振動(dòng)故障診斷

2.1 軸承座剛度

轉(zhuǎn)子在第 1次加重平衡后,機(jī)組啟動(dòng)后在 3000 r/min轉(zhuǎn)速下振動(dòng)不大,說明 2點(diǎn):其一是該轉(zhuǎn)子經(jīng)加重后平衡較好,激振力不大;其二是軸承座剛度正常。

機(jī)組小修后開機(jī),在 3000 r/min轉(zhuǎn)速時(shí)測量軸承座剛度在合格范圍內(nèi),基礎(chǔ)也不存在共振。由此可以判斷,軸承振動(dòng)大是由于機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行一段時(shí)間后轉(zhuǎn)子激振力突然增大而產(chǎn)生的。

2.2 激振力

(1)勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子存在熱彎曲。轉(zhuǎn)子經(jīng)過動(dòng)平衡試驗(yàn)后帶滿負(fù)荷運(yùn)行 1d,軸瓦振動(dòng)都在合格范圍內(nèi)。機(jī)組帶負(fù)荷 2 d后振動(dòng)增大,機(jī)組解列維持3000r/m in和停機(jī)后再次開機(jī)至 3000 r/min振動(dòng)幅度幾乎不變,可以排除勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子存在熱彎曲的可能性。

(2)轉(zhuǎn)子熱對中不好。發(fā)電機(jī)后軸承與勵(lì)磁機(jī)軸承都是落地軸承,遠(yuǎn)離汽輪機(jī)和高溫管道,不存在較大熱源,排除軸承座受熱后標(biāo)高變化引起轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器對中不好的可能性。

(3)不平衡力。機(jī)組帶負(fù)荷一段時(shí)間后振動(dòng)增大,停機(jī)后再次開機(jī)振動(dòng)幾乎不變。因此,可以確定勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子受熱后部件有移動(dòng),并且部件移動(dòng)后具有不可恢復(fù)性。

3 故障處理措施

通過以上分析可以判斷,故障在勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子上。通過查找圖紙發(fā)現(xiàn),該機(jī)組的勵(lì)磁機(jī)為無刷勵(lì)磁方式,旋轉(zhuǎn)整流器有 2張絕緣板,每張絕緣板通過 6個(gè)螺栓聯(lián)接在轉(zhuǎn)子中部的圓盤上?？赡墚a(chǎn)生移動(dòng)的只有這 2張絕緣板,絕緣結(jié)構(gòu)如圖 2所示。

機(jī)組帶負(fù)荷后勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子受熱,螺栓膨脹系數(shù)大于絕緣板,聯(lián)接螺栓受熱伸長后使絕緣板松動(dòng)產(chǎn)生位移。機(jī)組停下后將勵(lì)磁機(jī)外罩打開,用套筒扳手?jǐn)Q這 12個(gè)螺栓,發(fā)現(xiàn)全部螺栓都較松,每個(gè)螺栓都旋緊了100°左右。擰緊螺栓后開機(jī)重新做動(dòng)平衡試驗(yàn),機(jī)組運(yùn)行半年未出現(xiàn)軸瓦振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象。

圖2 勵(lì)磁機(jī)絕緣板結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)論和建議

后經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),該類型機(jī)組勵(lì)磁機(jī)都存在此現(xiàn)象。機(jī)組在廠家安裝時(shí)是冷態(tài),當(dāng)轉(zhuǎn)子受熱后,在高離心力狀態(tài)下,不太牢固的絕緣板產(chǎn)生移動(dòng)。建議廠家將固定絕緣板的 6個(gè)螺栓中任意對角的 2個(gè)更換成定位螺栓,即使螺栓有輕微松動(dòng),有定位螺栓的限制,絕緣板也不會(huì)移動(dòng)。

[1]施維新,石靜波.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)及事故[M].北京:中國電力出版社,2008.

[2]陸頌元.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)[M].北京:中國電力出版社,2000.