河源電廠2號(hào)機(jī)組7.5m平臺(tái)振動(dòng)原因分析

劉建偉

【摘 要】河源電廠2號(hào)機(jī)組系由哈爾濱汽輪機(jī)廠與日本三菱公司聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)的超超臨界600MW汽輪機(jī)，型號(hào)為CLN600-25/600/600。機(jī)組設(shè)有一個(gè)高中壓缸和一個(gè)低壓缸，及發(fā)電機(jī)和集電環(huán)，共7個(gè)軸承，汽輪機(jī)軸承座采用落地結(jié)構(gòu)，軸瓦均采用可傾瓦結(jié)構(gòu)。機(jī)組在7.5m平臺(tái)氫氣干燥器周圍振動(dòng)達(dá)76微米，導(dǎo)致氫氣干燥器管道振裂多次，同時(shí)發(fā)電機(jī)振動(dòng)較歷史數(shù)據(jù)略有增加，為分析問題，對(duì)7.5m和15m平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)主要為工頻分量，附近的管道振動(dòng)也是以工頻分量為主，平臺(tái)振動(dòng)的主要頻率為50Hz，說明激振源來自機(jī)組。本文為處理平臺(tái)振動(dòng)進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】振動(dòng)測(cè)量；試驗(yàn)；分析；處理

1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）在測(cè)試振動(dòng)隨負(fù)荷、無功的變化，驗(yàn)證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)振動(dòng)的影響；

（2）調(diào)整除氧器水位調(diào)節(jié)門管道對(duì)7.5m平臺(tái)的負(fù)載：試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證管道振動(dòng)對(duì)平臺(tái)振動(dòng)的影響；

（3）松發(fā)電機(jī)6瓦右側(cè)地腳螺栓：試驗(yàn)?zāi)康氖茄芯堪l(fā)電機(jī)地腳螺栓的緊力是否影響發(fā)電機(jī)膨脹，導(dǎo)致傳遞到臺(tái)板的振動(dòng)加??；

（4）在7.5m加配重塊：通過改變平臺(tái)的重量來改變其固有頻率，以求避開共振區(qū)。

2 振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

2號(hào)機(jī)組我廠TSI系統(tǒng)為Bently 3500，在1～7號(hào)軸承附近設(shè)置了互為垂直安裝（X為45L，Y為45R，鍵相垂直）的渦流傳感器測(cè)量軸頸處的相對(duì)軸振，并將數(shù)據(jù)傳至創(chuàng)為時(shí)地在線檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)振動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。對(duì)本次測(cè)試在15米平臺(tái)及7.5m平臺(tái)安裝Bently9200型速度傳感器，與TSI緩沖輸出的振動(dòng)送入Bently 208P DAIU型數(shù)據(jù)采集裝置，進(jìn)行采集和分析。

3 振動(dòng)試驗(yàn)情況

3.1 帶負(fù)荷和空負(fù)荷及之間的關(guān)系

原始振動(dòng)（500MW）

對(duì)比表2空載振動(dòng)數(shù)據(jù)，發(fā)電機(jī)5、6號(hào)軸振在帶負(fù)荷后振動(dòng)明顯增加，主要增加為工頻分量。

3.2 調(diào)整除氧器水位調(diào)節(jié)門管道對(duì)7.5m平臺(tái)的負(fù)載

2010年4月13日上午11：00，利用行車吊除氧器水位調(diào)節(jié)門管道，由于起吊部位不容易操作吊車力最大到4.5噸，測(cè)試過程發(fā)現(xiàn)7.5米平臺(tái)僅有幾個(gè)微米的振動(dòng)變化。

3.3 松發(fā)電機(jī)6瓦右側(cè)地腳螺栓

2010年4月13日下午16：00，逐步松開發(fā)電機(jī)6瓦右側(cè)三個(gè)地腳螺栓，松螺栓過程發(fā)現(xiàn)螺栓緊力不大，松開后7.5m平臺(tái)振動(dòng)未見改善。

3.4 發(fā)電機(jī)振動(dòng)與7.5m平臺(tái)振動(dòng)關(guān)聯(lián)性試驗(yàn)

從2010年4月11日至14日的連續(xù)監(jiān)測(cè)過程發(fā)現(xiàn)，7.5m平臺(tái)振動(dòng)與發(fā)電機(jī)振動(dòng)存在明顯的關(guān)聯(lián)性，變化趨勢(shì)保持一致，當(dāng)負(fù)荷低時(shí)，發(fā)電機(jī)振動(dòng)較低，7.5m與15m振動(dòng)均隨之下降。7.5m平臺(tái)最低降至71微米。

3.5 在7.5m加配重塊

2010年4月14日在7.5m振動(dòng)最大的部位加兩塊1200mm*850mm *260mm的配重塊，行車顯示每塊重量約800kg。加配重塊后，7.5m振動(dòng)降至63微米，組織16個(gè)檢修人員站在配重塊上增加質(zhì)量，振動(dòng)降至56微米。

河源電廠2#發(fā)電機(jī)（600MW）運(yùn)行中轉(zhuǎn)子出現(xiàn)異常振動(dòng)，且振動(dòng)幅值逐漸上升。從DCS上觀察轉(zhuǎn)子振動(dòng)（5#和6#軸振）跟勵(lì)磁電流等數(shù)據(jù)曲線，轉(zhuǎn)子振動(dòng)（5X、5Y、6X和6Y）與勵(lì)磁電流之間存在著明顯的正相關(guān)性。因此，懷疑2#發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在匝間短路故障。

4 振動(dòng)分析

對(duì)2號(hào)機(jī)組及平臺(tái)振動(dòng)分析如下：

（1）平臺(tái)振動(dòng)與發(fā)電機(jī)軸振關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，趨勢(shì)一致；

（2）在7.5m加配重塊后振動(dòng)下降20微米，說明改變質(zhì)量后可以輕微避開共振峰值；

（3）發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷和空負(fù)荷之間及無功變化時(shí)對(duì)振動(dòng)影響較大，且主要為工頻。因此，懷疑2#發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在匝間短路故障。

5 后續(xù)處理

后來電廠將2#發(fā)電機(jī)停下來，在未抽轉(zhuǎn)子的情況下，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了靜態(tài)下的轉(zhuǎn)子匝間短路故障檢測(cè)，主要進(jìn)行了轉(zhuǎn)子繞組的電壓分布試驗(yàn)。對(duì)轉(zhuǎn)子繞組施加交流電壓98.8V，各個(gè)線圈底匝線棒的電壓測(cè)量結(jié)果如表3所示。

從表3中數(shù)據(jù)可見，轉(zhuǎn)子的兩極繞組電壓分布情況良好，未見有明顯的不對(duì)稱現(xiàn)象。

將表3中的極1和極2的電壓差數(shù)據(jù)以曲線的形式繪出，以便觀察、比較兩者之間的關(guān)系。

從表3中的數(shù)據(jù)可以看出，2#發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在靜態(tài)下，其兩極各對(duì)應(yīng)線圈之間的對(duì)稱性好。因此，從靜態(tài)下的試驗(yàn)結(jié)果分析，判斷2#發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在靜態(tài)下不存在匝間短路故障。

顯然，2#發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)下與靜態(tài)下的匝間短路診斷結(jié)果發(fā)生了矛盾。面對(duì)這樣一個(gè)矛盾的局面，參與分析的技術(shù)專家們?cè)谡J(rèn)真分析了轉(zhuǎn)子在兩種狀態(tài)下的受力情況后，堅(jiān)持認(rèn)為轉(zhuǎn)子繞組存在著不穩(wěn)定的、動(dòng)態(tài)的匝間短路故障，當(dāng)轉(zhuǎn)子停下來后，由于動(dòng)態(tài)時(shí)的應(yīng)力消失，繞組會(huì)發(fā)生一定的位移，因此，很可能造成短路點(diǎn)隨著繞組位移的變化而消失。

隨后，轉(zhuǎn)子返廠進(jìn)行處理。解體處理中，未發(fā)現(xiàn)明顯的匝間短路故障點(diǎn)。但發(fā)現(xiàn)個(gè)別繞組有一定的位移現(xiàn)象，個(gè)別匝間絕緣墊條有錯(cuò)位現(xiàn)象，另外還有個(gè)別的絕緣墊條的邊沿也有磨損現(xiàn)象，均為可疑點(diǎn)。后來電廠的建議下，堅(jiān)持對(duì)轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行了徹底處理。轉(zhuǎn)子處理完畢返廠回裝入發(fā)電機(jī)定子膛內(nèi)，啟機(jī)運(yùn)行后，轉(zhuǎn)子的異常振動(dòng)現(xiàn)象就消除了。從DCS上看，轉(zhuǎn)子振動(dòng)也不再跟隨勵(lì)磁電流的變化而變化，它們之間的相關(guān)性也消失了。

在大修前的振動(dòng)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)振動(dòng)隨負(fù)荷和無功變化明顯，說明發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在一定的熱不平衡量，懷疑有匝間短路故障，返廠檢修未發(fā)現(xiàn)明顯短路點(diǎn)，但個(gè)別部件松動(dòng)，對(duì)轉(zhuǎn)子重新裝配。

返廠后2012年7月23日晚23：00，機(jī)組首次修后啟動(dòng)，各軸瓦振動(dòng)均在優(yōu)秀范圍內(nèi)，7.5m平臺(tái)振動(dòng)在15微米以下，符合安全要求。

6 結(jié)論

通過以上試驗(yàn)及處理說明：轉(zhuǎn)子裝配質(zhì)量問題是導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱變形的重要原因，轉(zhuǎn)子變形將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和定子間偏心的變化，導(dǎo)致定子振動(dòng)增加，振動(dòng)通過汽機(jī)平臺(tái)、立柱的傳遞也導(dǎo)致7.5m平臺(tái)振動(dòng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]范鑫，秦建明，李明，等.超臨界600MW汽輪機(jī)運(yùn)行方式的優(yōu)化研究[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2012（05）.

[責(zé)任編輯：湯靜]