660 MW 機組發(fā)電機軸承端蓋振動故障診斷及處理

莊 新

（廣東拓奇電力技術(shù)發(fā)展有限公司，廣東廣州 550663）

0 引言

為了保障城市經(jīng)濟的發(fā)展與居民用電的穩(wěn)定，提高汽輪發(fā)電機組檢修質(zhì)量，保障城市供電已經(jīng)成為了火力發(fā)電廠檢修單位的重要任務(wù)。某電廠2×660 MW 機組新建工程超臨界機組，2#機組發(fā)電機是東方電機股份有限公司生產(chǎn)的QFSN-660-2-22型、水氫氫冷卻汽輪發(fā)電機。2#低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器剛性聯(lián)接。發(fā)電機兩個軸承采用上半一塊、下半兩塊可傾瓦端蓋式軸承。

第一次檢修后，發(fā)電機端蓋振動大，通過幾次停機臨修都沒有解決問題，此次大修工作重點是處理發(fā)電機端蓋振動大，處理前對振動原因做了詳細分析，制定了處理方案，在檢修中予以實現(xiàn)，為機組可靠安全運行提供了保障。

1 機組投產(chǎn)后第一次大修后軸承端蓋振動情況

該2#機組于2012 年1 月并網(wǎng)發(fā)電，機組軸系振動情況良好，運行一段時間后發(fā)電機密封瓦漏氫，2012 年11 月停機檢修處理密封瓦漏氫問題。本次檢修只針對低發(fā)對輪，找低發(fā)對輪中心時表針指向B 低壓轉(zhuǎn)子，盤發(fā)電機轉(zhuǎn)子，汽輪機轉(zhuǎn)子不動；調(diào)中心時發(fā)電機底座墊片進行了抽減。中心驗收合格后回裝設(shè)備。

2012 年12 月12 日汽輪機首次沖轉(zhuǎn)，汽輪機轉(zhuǎn)速到3000 r/min后7Y 的振動值在100 μm 左右，8Y 的振動值約90 μm，機組按正常情況升負荷至300～330 MW，在此工況區(qū)間機組穩(wěn)定時間超過24 h 以上，7Y 與8Y 的軸振均有所上升。當機組升負荷至580 MW 時，測試7Y 軸振最高升至135 μm、瓦振不高，而8Y軸振不高、瓦振最高升至140 μm，發(fā)電機周圍平臺振感強烈。

2 軸承端蓋振動原因分析

2.1 低發(fā)對輪螺栓緊力不足、同心度不符合設(shè)計要求

聯(lián)軸器連接螺栓緊力不足、連接松弛或連接螺栓局部斷裂，轉(zhuǎn)軸剛度降低。如果低—發(fā)靠背輪的連接剛度存在問題，轉(zhuǎn)子的軸向緊力不足，使得轉(zhuǎn)子在運行中軸頭的晃度增大，從而產(chǎn)生了新的不平衡量，使各7#、8#軸承振動增加。

2.2 低發(fā)對輪中心不符合設(shè)計要求

第一次檢修找中心時，測量方法不正確且單盤發(fā)電機轉(zhuǎn)子，汽輪機轉(zhuǎn)子可能存在一定的扭力。第二次大修解體時測量解體前低發(fā)對輪中心與設(shè)計值偏差不大，所以低發(fā)對輪中心可能是引起的發(fā)電機端蓋振動大的原因之一，但不是主要原因。

2.3 發(fā)電機轉(zhuǎn)子可能存在匝間短路

匝間短路引發(fā)振動的特點是：隨勵磁電流的增減而增減，一旦斷開勵磁，振動馬上就會消失，但是由于匝間短路引起的轉(zhuǎn)子熱變形，振動與勵磁電流間有時滯。機組檢修時，電氣人員對發(fā)電機進行了詳細的檢查并做了相關(guān)的試驗，檢查發(fā)電機良好、沒有異常，試驗合格。所以，可以排除匝間短路是引起發(fā)電機端蓋振動大的原因。

2.4 發(fā)電機轉(zhuǎn)子和定子之間的空氣間隙不均勻

空氣間隙不均勻時，將引起定子與轉(zhuǎn)子四周磁拉力的不均衡，產(chǎn)生單邊徑向磁拉力過大。單邊磁拉力與相對偏心率成正比。氣隙偏心率過大將引起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)振動增加，嚴重時還會使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生彈性變形。解體時測量，空氣間隙在設(shè)計范圍內(nèi)，可以排除空氣間隙不均勻引起發(fā)電機軸承端蓋振動大的原因。

2.5 發(fā)電機轉(zhuǎn)子熱變形

轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度有密切關(guān)系，多數(shù)情況下發(fā)生在機組冷態(tài)啟機定速后帶負荷階段，此時轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動增大，同時可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機組異常振動。

轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機理相同，均與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都會產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。與質(zhì)心偏離不同之處在于，軸彎曲會使兩端產(chǎn)生錐形運動，因而在軸向還會產(chǎn)生較大的工頻振動。機組運行過程中5X/5Y、6X/6Y、7X/7Y、8X/8Y 的振動相位均無太大變化，說明低壓缸和發(fā)電機轉(zhuǎn)子的質(zhì)量平衡未發(fā)生改變，可以排除發(fā)電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱變形。

2.6 軸承自身特性

軸承自身特性對機組振動也會產(chǎn)生影響，主要包括軸瓦接觸、軸瓦緊力、頂隙和連接剛度等。軸瓦接觸、軸瓦緊力和頂隙主要影響軸承的穩(wěn)定性，如果軸承的穩(wěn)定性太差，在外界因素的影響下容易使機組振動超標。軸承的連接情況主要對軸承剛度產(chǎn)生影響，如果軸承剛度不夠，在同樣大小的激振力下引起的振動較大，所以必須將軸承各連接螺栓擰緊。但是在現(xiàn)場，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)由于連接螺栓未擰緊而引起振動現(xiàn)象。所以軸承自身特性可能是引起的發(fā)電機端蓋振動大的原因之一，但不是主要原因。

2.7 發(fā)電機底座負荷分配不均

2012 年檢修找中心時，沒有按照技術(shù)要求對發(fā)電機底座加減墊片，改變其負荷分配，使得發(fā)電機底座可能存在中間受力、兩端懸空的現(xiàn)象。根據(jù)測試數(shù)據(jù)來看，從7#瓦發(fā)電機支座到8#瓦處發(fā)電機支座的振動逐漸增大，而且8#瓦處發(fā)電機支座與支撐基礎(chǔ)處存在明顯的差別振動，說明此處有松動現(xiàn)象（圖1）。8#瓦蓋振嚴重超標已達到140 μm 左右（手持式測振儀），此處松動應(yīng)該是產(chǎn)生振動的主要原因。

圖1 8#瓦支座差別振動情況

3 本次檢修解體情況分析

（1）對輪解體情況。解體前對輪同心度符合設(shè)計要求≤0.04 mm，在松聯(lián)軸器螺栓時發(fā)現(xiàn)部分螺栓緊力確實不足，但未發(fā)現(xiàn)螺栓有斷裂情況。所以，對輪對振動有一定的影響，但不是主要原因。

（2）低發(fā)對輪中心解體數(shù)據(jù)情況。低發(fā)對輪中心的設(shè)計值：發(fā)電機轉(zhuǎn)子比B低壓轉(zhuǎn)子低0.29，上張口0.01 mm。但修前值（解體數(shù)據(jù)）發(fā)電機轉(zhuǎn)子低0.22 mm，偏右側(cè)0.02 mm，下張口0.015 mm，爐側(cè)張口0.015 mm。所以，低發(fā)對輪中心的數(shù)據(jù)與設(shè)計標準偏差不大，不是影響該端蓋振動的主要原因。

（3）7#、8#軸承解體情況。軸承解體時測量，7#軸承和8#軸承與軸承座的配合間隙分別為0.13 mm、0.14 mm（標準0.04～0.10 mm），頂隙分別為0.72 mm 和0.76 mm（標準0.69～0.79 mm），部分與廠家設(shè)計標準不符；軸瓦連接螺栓未發(fā)現(xiàn)有松動現(xiàn)象；軸瓦接觸一般，達到55%左右。所以，軸承座配合間隙超出標準不大，不是影響該端蓋振動的主要原因。

（4）發(fā)電機定子臺板底部墊片檢查情況。在現(xiàn)場檢查發(fā)電機8#處左右臺板底部墊片存在松動現(xiàn)象，用鋼絲鉗直接可將墊片抽動。所以，發(fā)電機定子臺板底部墊片松動，是直接影響該端蓋振動的主要原因。

4 發(fā)電機軸承端蓋振動處理

4.1 處理前消除非主要原因?qū)ιw振的影響

（1）嚴格按照設(shè)計要求找對輪中心和同心度，在滿足對輪中心和同心度的前提下保證對輪螺栓的力矩達到廠家設(shè)計要求且力矩均勻。對輪中心和同心度不符合設(shè)計要求是引起機組振動的主要原因之一。

（2）調(diào)整軸承座的配合間隙使之符合廠家要求，因為其緊力值過小或間隙偏大，都會導(dǎo)致軸承振動增大。

（3）軸承頂部間隙過大，會導(dǎo)致軸承振動增大、頂部間隙過小，則易造成燒瓦事故。

（4）確保軸承瓦枕與軸承座接觸良好，其接觸面積在75%以上且接觸點均勻。

（5）發(fā)電機軸瓦的檢修工藝應(yīng)該嚴格按照軸瓦檢修規(guī)程的各項要求，裝配不良則對發(fā)電機軸頸影響很大，會導(dǎo)致軸承振動大。

4.2 找低發(fā)對輪中心的同時對發(fā)電機臺板做負荷分配處理

（1）汽輪發(fā)電機軸系中心，在中低/低低全實缸中心調(diào)整至廠家標準后開始調(diào)整低發(fā)對輪中心。

（2）測量調(diào)整前分別將發(fā)電機左右側(cè)平行頂起后落下，測出發(fā)電機臺板底部每塊墊片的受力情況，再根據(jù)測量的數(shù)據(jù)將發(fā)電機底部前后兩邊墊實，中間輔助支撐。

（3）根據(jù)測量得出中心數(shù)據(jù)需調(diào)整，重復(fù)（2）的步驟，在加減墊片的同時應(yīng)考慮墊片的負荷情況。

（4）經(jīng)過3 次的測量及調(diào)整，測出中心數(shù)據(jù)與廠家標準數(shù)據(jù)相符，且發(fā)電機臺板負荷分配滿足設(shè)計要求。

注意事項：①低發(fā)調(diào)整中心全過程中需架百分表監(jiān)視定子前后上下變化量；②加減墊片前用吸塵器將周圍清理干凈；③在加減墊片時確認墊片無異物、無卷邊、無毛刺；④加減的墊片每塊長度不能大于300 mm。

5 結(jié)束語

通過對某電廠2#機組結(jié)構(gòu)特點、振動特性和振動故障分析，制定出發(fā)電機軸瓦端蓋振動大的處理方法，并在機組A 級檢修中予以實踐，取得了良好效果，解決了發(fā)電機軸承端蓋振動大的問題。檢修后，2#機組發(fā)電機軸承振動值良好，7#軸承振動值X 方向21.64 μm、Y 方向35.56 μm，蓋振動6.31 μm；8#軸承振動值X 方向19.93 μm、Y 方向25.31 μm，蓋振動21.65 μm，屬于優(yōu)良范圍值內(nèi)，使汽輪機軸系的運行狀況有了明顯改善，保證機組安全穩(wěn)定運行。