大型發(fā)電機出租振動故障有很多類型，熱彎曲是比較常見的振動故障，其主要原因包括材質(zhì)問題、冷卻系統(tǒng)故障、轉(zhuǎn)子線圈膨脹受阻、匝間短路等，從表現(xiàn)上看，這四類故障的特征頻率均為基頻，現(xiàn)場為了這四類故障進行區(qū)分，需進行深入分析并進行相關(guān)試驗。

隨著汽輪機組的發(fā)展，杭州發(fā)電機出租轉(zhuǎn)子超大型化設(shè)計使得轉(zhuǎn)子更容易出現(xiàn)材質(zhì)不均勻及受熱不均勻等缺陷，引起轉(zhuǎn)子熱彎曲。上汽1000MW機組自投產(chǎn)以來部分發(fā)電機轉(zhuǎn)子存在不同程度的熱不平衡現(xiàn)象，在機組高負荷狀態(tài)下，發(fā)電機振動偏大，影響機組安全運行。

本文介紹2臺杭州發(fā)電機因熱不平衡導致的熱彎曲造成振動過大的案例，介紹了故障的特征、分析過程和處理方法，可以為其他機組作為參考。

1 機組簡介

該機組汽輪機選用1000-26.25/600/600（TC4F）型超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓凝汽式汽輪機,配以 THDF125/6型水/氫/氫冷卻發(fā)電機，勵磁系統(tǒng)采用靜態(tài)勵磁和無刷勵磁2種方式。機組軸系由5個徑向橢圓軸承支撐，高壓轉(zhuǎn)子為雙支撐結(jié)構(gòu)， 中壓和低壓轉(zhuǎn)子為單支撐結(jié)構(gòu)，杭州發(fā)電機出租轉(zhuǎn)子和勵端小軸為三支承結(jié)構(gòu)， 各轉(zhuǎn)子間均用剛性聯(lián)軸器連接。其軸系布置圖見圖1

 圖1  1000WM杭州發(fā)電機出租軸系示意圖

2 A電廠#3機組振動故障分析診斷

2.1振動現(xiàn)象

A電廠#3機組自投入生產(chǎn)以來，杭州發(fā)電機在整個沖轉(zhuǎn)過程中，振動良好，無異常振動特征。發(fā)電機在機組初定速以及初帶負荷的時候，#5瓦、#6瓦振動均小于80μm且振動穩(wěn)定；但隨著機組負荷逐漸升高，#5瓦、#6瓦振動也隨負荷的升高而升高，當機組升至滿負荷時#5瓦、#6瓦振動最大為150μm；當機組負荷下降時，#5瓦、#6瓦振動也隨負荷下降而下降。

2.2 振動相關(guān)試驗

為了進一步查明根本原因，對機組先后進行了變氫溫試驗、變密封油試驗、變有功試驗、變無功試驗。

在變氫溫試驗、變密封油溫試驗、變無功試驗過程中，#5瓦、#6、#7瓦振動幅值和角度均無明顯的變化，振動基本保持穩(wěn)定。

     在進行變有功功率試驗時，隨負荷增加#5、6、7瓦軸承出現(xiàn)明顯爬升，試驗測試數(shù)據(jù)見表1。

2.3 振動故障特征與原因分析

根據(jù)變氫溫試驗、變密封油溫試驗、變無功試驗的試驗結(jié)果表明對#5瓦、#6瓦、#7瓦振動無明顯影響，基本可以排除冷卻系統(tǒng)故障、線圈膨脹受阻、匝間短路以及出現(xiàn)動靜碰摩等故障。而從機組變負荷試驗結(jié)果表明#5瓦、#6瓦振動上升存在以下幾點特征：

（1）隨負荷上升，#5瓦、#6、#7瓦振動逐漸爬升。

（2）振動爬升主要以基頻成分為主。

（3）在振動爬升的過程中，#6、7瓦相位發(fā)生明顯變化，且各工況下振動具有較好的重復(fù)性。

（4）當負荷升至滿負荷狀態(tài)后，振動還會進一步上升，再逐漸趨于穩(wěn)定。

綜合以上幾點特征表明，機組在空載和帶初負荷時，振動均在80μm左右，振動雖無明顯變化，但振動幅值相對較大，存在一定的質(zhì)量不平衡。根據(jù)軸系布置圖,#5瓦為低壓缸后軸承，#6瓦、#7瓦為發(fā)電機前后軸承，隨著機組負荷升至高負荷時，#5瓦、#6瓦振動上升幅度較大，#6瓦、#7瓦相位增大。根據(jù)這些振動特點，判斷杭州發(fā)電機轉(zhuǎn)子受熱不均勻，導致轉(zhuǎn)子熱彎曲和低發(fā)對輪中心產(chǎn)生偏差這兩個方面的可能性較大。

2.4振動處理措施

根據(jù)以上診斷結(jié)果，決定在機組停機之后，對其進行汽發(fā)對輪中心重新校正對中，并在汽發(fā)對輪上進行現(xiàn)場動平衡。經(jīng)計算，在汽發(fā)對輪上加重1.04Kg逆轉(zhuǎn)向120°的平衡塊，降低發(fā)電機轉(zhuǎn)子在高負荷時熱彎曲的振動，兼顧發(fā)電機空載時的振動，同時對汽發(fā)對輪中心等安裝參數(shù)根據(jù)廠家要求重新進行調(diào)整和對中。

    經(jīng)過現(xiàn)場動平衡和汽發(fā)對輪中心調(diào)整后，機組再次啟動，空載時，機組發(fā)電機前后軸振均小于60μm以下，振動處于優(yōu)良水平；機組逐漸帶至高負荷，#5瓦、#6瓦、#7瓦振動平穩(wěn)，未出現(xiàn)振動異常波動，振動問題得到解決，其各工況振動詳細數(shù)據(jù)見表2。

3.1 振動現(xiàn)象

B電廠#2機組自基建調(diào)試168h試運行以來，機組在空載到帶500MW負荷的時候，發(fā)電機#6瓦、#7瓦振動處于優(yōu)良水平，機組帶高負荷的過程中，#6瓦、#7瓦軸振逐漸上升，且#7瓦瓦振也逐漸上升，尤其在機組滿負荷狀態(tài)下，#7瓦軸振最大為162μm，瓦振最大為11.6mm/s；機組負荷下降時，#6瓦、#7瓦振動也隨負荷下降而下降。這一振動現(xiàn)象與A電廠#3機組相似。

3.2振動試驗

從振動現(xiàn)象來看，該機組初步判斷是#6瓦、#7瓦的振動跟負荷有關(guān)，即隨負荷變化而變化，且為了進一步查明根本原因，對機組進行了變氫溫試驗、變密封油試驗、變負荷試驗、變無功試驗。

經(jīng)過變氫溫試驗、變密封油試驗、變無功試驗，在試驗過程中機組發(fā)電機#6瓦、#7瓦軸振振動均無明顯的影響，且振動保持穩(wěn)定。但在無功試驗中，無功功率從低到高變化的過程中，#7瓦瓦振也隨之變化，其變化幅度大于軸振變化，其試驗詳細測試數(shù)據(jù)見表3。

而從機組的歷史振動數(shù)據(jù)表明，機組從基建調(diào)試168h試運行開始，到幾個月的正式投產(chǎn)運行當中，#6瓦、#7瓦、#8瓦振動在機組各個工況下有著明顯變化，其詳細振動數(shù)據(jù)見表4。

3.3振動故障特征與原因分析

根據(jù)變氫溫試驗、變密封油溫試驗、變無功試驗的試驗結(jié)果表明對#6瓦、#7瓦振動無明顯影響，基本可以排除由冷卻系統(tǒng)故障、線圈膨脹受阻、匝間短路以及出現(xiàn)動靜碰摩等引起的故障。但變無功試驗對#7瓦瓦振有一定的影響，且#7瓦瓦振在機組高負荷下較大，結(jié)合機組歷史數(shù)據(jù)來看，#6瓦、#7瓦、#8瓦振動存在以下幾點特征：

（1）隨負荷增大，#6瓦、#7瓦、#8瓦振動逐漸爬升。

（2）振動波動主要以基頻成分為主。

（3）在振動波動的過程中，#6瓦、#7瓦相位變化不大，且各工況下振動具有較好的重復(fù)性。

（4）#7瓦瓦振動較大，且受無功功率的影響，瓦振大小與軸振大小不成比例。

綜合以上幾點特征表明，機組在空載和帶到500MW負荷時，#6瓦、#7瓦、#8瓦軸振和#7瓦瓦振振動屬于優(yōu)良范圍之內(nèi)，隨著機組負荷的升高，#6瓦、#7瓦振動和#7瓦瓦振逐漸升高，且#7瓦瓦振上升幅度與振動不成比例，根據(jù)這些振動特點，判斷杭州發(fā)電機轉(zhuǎn)子受熱不均勻，導致熱彎曲的發(fā)生和#7瓦軸瓦剛性偏差這兩個方面的可能性較大。

3.4 振動處理措施

根據(jù)以上診斷結(jié)果，制定了解決方案，在現(xiàn)階段機組運行過程中，根據(jù)變無功試驗對#7瓦瓦振有一定的影響，決定在運行中對無功功率進行相應(yīng)的限制，以限制#7瓦瓦振波動。在之后的檢修中，在發(fā)勵對輪上進行現(xiàn)場動平衡，先后分別加重174g逆轉(zhuǎn)向260°和300g逆轉(zhuǎn)向335°，降低發(fā)電機轉(zhuǎn)子在高負荷時熱彎曲的振動，同時對#8瓦振動也有一定的降低，對#7瓦軸承間隙等安裝參數(shù)根據(jù)廠家的要求進行相應(yīng)的調(diào)整。經(jīng)過現(xiàn)場動平衡、#7瓦軸承間隙的調(diào)整后。機組再次啟動，在高負荷狀態(tài)下，#6瓦、#7瓦振動平穩(wěn)，軸振均處于60μm以下，#7瓦瓦振也處于優(yōu)良范圍之內(nèi)，未出現(xiàn)振動異常波動，振動問題得到解決。

4 結(jié)論

在分析杭州發(fā)電機出租熱不平衡導致熱彎曲振動的時候，往往將重點傾向于發(fā)電機匝間短路上，而忽視了轉(zhuǎn)子本身材質(zhì)不均勻而導致振動的可能。通過一系列試驗進行振動分析將各種可能的振動故障一一排除，最終確定為因發(fā)電機轉(zhuǎn)子材質(zhì)不均勻?qū)е碌臒釓澢�振動。針對這一情況進行現(xiàn)場熱平衡處理，但應(yīng)根據(jù)發(fā)電機組熱彎曲引起的振動大小和運行允許量值綜合考慮，不能盲目利用熱平衡手段，情況嚴重時應(yīng)及時停機進行檢查