300MW机组励磁机低频振动诊断与处理.pdf

第l 9 卷 华 中 电 力 2 0 0 6 年第1 期 3 0 0 m w机组励磁机低频振动诊断与处理 罗剑斌 ， 张 辉 ， 李 辉 ， 尹金亮 。 ， 袁立平 ， 郭玉杰 ， 王 磊 f 1 河南 电力试验研究院 河南 郑州4 5 0 0 5 2 ； 2 姚孟发电有限责任公 司 ， 河南 平艇山4 6 7 0 3 1 ) 摘要 ： 通过对某台3 0 0 mw机组的励磁机异常振动测试分析， 诊断出振动原因 提出了处理措施， 解决了振动故障， 为 机组运行中振动故障诊断与处理， 提供借鉴。 关键词： 励磁机； 油膜涡动； 半频振动； 半频分量 中图分类号： t k 2 6 8 + 1 文献标识码： b 文章编号： 1 0 0 6 - 6 5 1 9 ( 2 0 0 6 ) 0 1 0 0 4 5 - 0 3 di a g ： “ a n d t r e a t o f l o w f r e q u e n c y v 。 o f t h e ex c i t e rdi a g n o s i s a n d l r e a t me n t o t l r e q u e n c y v i b r a t i o n o t t h e x c i t e r _ - o f 3 0 0 mw ge n e r a t i o n s e t l u o j i a n b i n ， z ha n g h u i ，l i h u i ，y i n j i n - l i a n g 2 ， y u an l i - p i n g ，g u o y u - j i e ，wa n g l e i o 概 述 某 台国产设计制造的四缸 3 0 0 mw 汽轮发 电 机组， 轴系结构如图 1 所示。 图 1 国产 早 期 3 0 0 m w 机 组 轴 系 图 该机组共有 1 2个支承轴承( 如图 1 ) 。 1 、 2号轴 承为支承汽机高压转子 ； 3 、 4号轴 承为汽机 中压转 子； 5 、 6号轴承为汽机低压 i 转子 ； 7 、 8号轴承为汽 机低压 转子 ； 9、 1 0号轴 承为支承发 电机转子 ； 1 1 、 1 2号轴承为支承励磁机转子 。2和 3 、 4和 5 、 6 和 7 、 8和 9号轴承在同一个轴承座内， 其它轴承为 单独轴承座 。 所有的轴承均为落地轴承。 1 机组振动情况 该机组的励磁机型 号为 t l d 一 1 3 6 0 ，额定功率 为 1 3 6 0 k w。 2 0 0 5 年 8 月 1日， 停机过程中， 在 1 6 0 0 r m i n出现励磁机空冷器处有瞬间的冒烟且有较大 的类似胶皮糊味( 以前多次出现 ) ， 判断励磁机可能 发生动静碰磨 停机后对励磁机和 j 1 、 1 2号轴承进 行解体检查 ， 发现 l 1 、 1 2号轴承 卜 瓦均存在钨金脱 胎现象 对其上瓦进行补焊处理 8月 5日 1 4 ： 4 5机组冲转至 3 0 0 0 r mi n 。测量 1 1号轴 承垂 直方 向振动 4 9 mm水平 方 向振 动 3 2 m m 1 2号轴承振动小于 3 0 ram 用听音棒测音两 轴承声音正常。1 5 ： 0 0机组并网， 1 7 ： 5 5再次测量 1 1 收稿 日期 ： 2 0 0 5 一 o 9 1 5 作者简介 ： 罗剑斌( 1 9 6 1 1 ， 男， 高级 1 ： 程师， 从事旋转机械振动的研究 号轴承垂直振动为 5 9 n l m， 水平振动为 3 6 m m。1 2 号轴承垂直振动为 4 0 n l m，水平振动为 2 6 mm， 用 听音棒测试两轴承运转情况 ， 感觉有 “ 突 、 突” 的异常响声 2 0 ： 3 0机组带负倚 2 5 0 mw，测量 1 1 号轴承垂直振动降到 4 0 mm，水平振动为 3 0 m m。 1 2号轴承垂直振动为 2 7 mm水平振动为 1 7 m m， 用听音棒测听仍感觉到两轴 承 ， “ 突 、 突” 的声 音依然存在 。晚问 2 0 ： 0 0负荷升至 3 0 0 mw 时 ， l 1 号轴承垂直振动降到 3 1 m m。2 3 ： 0 0机组调峰减负 荷到2 4 0 mw 后 1 1 号轴承垂直振动开始逐渐爬升 ， 到 8月 6日6 ： 3 0 1 l 号轴承垂直振动达到 6 7 mm。 2测试过程及测量数据分析 为了查找励磁机轴瓦振动原因， 对机组进行了 振动测量试验 。机组在 3 0 0 mw 负荷 _ 【 = 况稳定运 行 ， 进行变润滑油温( 3 7 4 0) ， 变化无功负荷( 1 2 0 1 8 0 ma v r ) 试验 均对励 磁机轴承振动无 明显影响 ， 主要是随时间增长振动逐渐上升 。当 1 1号轴承振 动幅值增大到 1 5 0 i x m， 决定立刻停机 ， 对励磁机的 减负荷和停机惰走全过程又进行振动测量。 2 1 设备振动特征 测试励磁机振动数据如表 l和罔 2 图 4 ， 该设 备振动表现出如下特征。 f 1 )机组振动主要表现在 l l 、 l 2号轴承。 在有功 负荷 3 0 0 mw下。 1 1 号轴承垂直方向振动 l 5 0 - 4 1 0 m， 基频成分最大为 7 7 2 5 1 2 m，半频分量为 1 0 0 2 0 6 i x m 见频谱 图 2和表 1 。1 2号轴承垂直振动半 频f 0 5 x ) 占主要成分。 1 1 号轴承水平和 1 2号轴承水 45 维普资讯 2 0 0 6 年第l 期 华中 电 力 平方向振动有一定量半频成分， 约为 7 2 o m。 。 1 ； 赳 、 ； 图 2 3 0 0m w 负 荷下 l 1号 瓦 垂直 振 动 频 谱 图 5 ：赢 ： 嚣 器 一 一 。 。 ， f _ ， j 一 _ ll ， t f 图 3 3 0 0 mw 负荷下变无功试 验 1 1号瓦垂直振动瀑 布图 聋 澎 ： ； ： 第 1 9卷 l 2号轴承 ， 感觉有“ 突、 突” 的异常声音。 2 2振动 原 因分析 一 般情况下 ， 汽轮发电机组滑动轴承能够产生 低频振动原 丰要与如下几个方面有关 ： ( 1 )与转速桁切相关的低频振动 ， 油膜 自激振 动 ： 油膜涡动或油膜振荡 。 ( 2 ) 与机组负荷相关的低频振动， 蒸汽激振 ( 3 ) 与转速 、 基频振动相关的低频振动 ， 是在动 静碰磨情况下激起的非线性振动 ( 4 ) 大不平衡伴随严重动静碰磨情况下的强非 线性振动响应所包含的低频振动成分。 ( 5 )由于靠背轮偏斜 ， 晃度增 大引起径向刚度 非线性变化， 而产生的低频振动。 ( 6 )如果转子一 轴承 系统的径向刚度在某一方 向被降低， 也会产生低频振动 ( 7 )与转速本身参数密切相关的低频振动， 机组 临界转速正好接近_ r 作转速一半 。 激起x 2 亚谐共振。 由于振动发生在励磁机轴承 ， 根据设备振动特 征分析 ， 与负荷无关 ， 可以排除( 2 ) 项 ； ( 3 ) 和( 4 ) 项均 仔在较大的基频成分，与该设备振动特征不符 。 可 以排除 ； 机组备川停机前振动状态 良好 ， 检修中没 有对靠背轮和轴承下瓦进行调整工作 ， 可排除f 5 1 平 口 ( 6 ) 项 ； 励磁机转子 为刚性转子不存在临界转速 ， 所 以不致于发生油膜振荡和 x 2亚谐共振 ； 那么该振 动原冈只有是油膜涡动 ， 引起半速涡动。 3 油膜失稳的机理 图 4 1 1号 瓦垂 直 振 动 降 速 过 程 波 特 图 f 2 )在 3 0 0mw 负荷下 ， 现场调整润滑油温 、 无 功负荷等参数 ， 对 1 1 、 1 2号轴承振动无明 影响。 f 3 )停机降速至 2 7 6 6 r rai n 1 1号轴承垂直振幅 半频分量开始降低，在发电机临界转速 l 1 0 0 r m i n 1 1 号轴承振动达 3 9 6 i,z m。 ( 4 )励磁机轴承振动大时 ， 用听音棒测试 l 1 、 图5 油膜形成机理示意 表 1 负荷 3 0 0 mw 下 l l 号瓦振动数据 c h c h a n n e l na me a e h i n e na me a mp li t u d e un i t s s p e e d un i b 1 1 1 瓦垂直 励磷机 转 手 in t gm i c r o m p p r m i n 1 x x 0 5 x d a t e t l ine s p e e d di r e d g a p 0 6 a u g2 0 0 5 1 0 ： 2 1 ： 0 7 ， 3 0 0 2 3 0 7 o 6 a u g2 0 0 5 1 0 ： 2 1 ： l 7 1 3 0 0 2 4 3 2 n 6 a ug2 0 0 5 1 0 ： 2 l ；2 7 。 1 3 0 0 1 2 0 0 0 6 a ug 2 0 0 5 1 0 ； 2 1 ： 3 7 1 3 0 0 2 2 4 9 0 6 a u g2 0 0 5 1 0 ： 2 1 ：4 7 1 3 0 0 1 2 6 5 0 6 a u g2 0 0 5 1 0 ： 2 1 ：5 7 1 2 9 9 9 2 8 4 0 5 a u g2 0 0 5 1 0 ： 2 2 ：0 7 “ 1 3 0 0 2 2 6 2 0 6 a ug 2 0 0 6 1 0 ： 2 2 ： l 7 1 3 0 0 2 2 2 4 0 6 a ug 2 0 0 5 1 0 ： 2 2 ： 2 7 1 3 0 0 0 3 2 g 0 6 a ug 2 0 0 5 1 0 ： 2 2 ： 3 7 1 3 0 o 0 3 6 0 p h a s e 2 9 4 342 352 338 342 310 01 2 9 4 2 1 “ 9 2 9 0 麓 慧黧 慧慧 詈 星 m 掰 m 撇 “3 7 5 6 2 3 3 3 2 4 ”扑 8 引 伸仆 5 4 3 4 3 z 7 5 6 2 “ 记 c 州孙 n 雒灯拍鹳 一 维普资讯 第l 9 卷 3 0 0 mw 机组励磁机低频振动诊断与处理 2 0 0 6 年第1 期 一 二 二= = ： = = =： = =一 =二= = 轴颈在轴承 巾转动 时形成油膜( 如 图 5 ) ， 油膜 在顺向侧 白 j 隙从大到小受到 缩 ， 冈此油膜内部压 力增大。 其反向间隙f 1 小到大膨胀， 压力降低。 这个 上下压力差形成七 u 向力试罔推动轴颈顺向涡动 ， 轴 颈顺 向偏移达到平衡位置。 轴承油膜对轴颈的总压 力 ( j 分解成作用在挠度方向 o 0卜 的 p 力和与其 相切的 p 力。( ) 起支承轴颈作用与轴弹性变形后 生成的弹性 力相平衡 ，而分力 没有其它 力恒定 地与其平衡 ，并顺着转动方向使转子轴一 12 , ( j 的速 度增加 ，使挠度 o 0 增 大 ， 就是使转轴涡动 的 力。 1 转子处于平衡位置时， 如有一个外界侧 向力 作用 。 就会打破平衡。这 时轴颈从平衡位置产生新 的位移及移动速度。 这时油膜作用到轴颈上的反力 冉一次发生新的变化 ， 使轴心周 向速度增加导致挠 度进一步增大， 偏 离定常运动。 挠度增到一定值时， 将不再增加， 形成轴心的封闭轨迹。这个轨迹 的运 动频率大大低于转子的旋转频率 ， 且低于旋转频率 的一半( 通常为轴 系旋转速度的 3 8 4 9) 。这是 一 种轴承内部 自激引起 的涡动 。当 9 时 ， 转子 产生不稳 定涡动 。 该轴承轴颈 r f 1 心的工作位置较高( 出现碰磨上 瓦现象) 。 比压较低的网筒型轴承的内部阻尼较小 ， 稳定性较差。当转轴受到外力干扰时 ， 转子的轴颈 巾心就会在平衡位置附近进行涡动。 这种涡动在挠性或 刚性转子上均会发生， 这一次振动就是一个典型实例。 4 停机检查情 况和处理后效果 根据振动故 障机理和原因分析， 停机重点检查 励磁机的轴承。解体 l l 号瓦发现上瓦东南侧钨金 脱掉 l 块f 长 2 5 m m 宽 9 m m ) ， 且上部钨金有局部 磨损痕迹； 1 2 号瓦上瓦巾分而处钨金有磨痕， 下瓦钨 金有粘起钨金层。1 1 号瓦轴承顶部间隙： 东 0 4 4 m m， 两 0 5 0 h i m： 轴承上部 紧力： 0 1 8 ir i r r l 。l 2号瓦轴承 顶部间隙 ： 东 0 5 0 i r i m， 两 0 5 0 mm； 轴承上部紧力 ： 0 1 1 mm( 轴承间隙标准 为： 瓦顶 0 3 5 - 0 4 5 m m。瓦 口0 2 5 0 3 5 m m。瓦紧力 0 1 5 mm ) 。从检查情况来 看 ， 轴瓦顶隙超标 ， 轴承标高偏低( 磨上 瓦) ， 从而引 起油膜 涡动 。 轴瓦处理情况：对 1 1号轴承上瓦掉块钨金堆 焊 。 1 2号上瓦轴承钨金进行堆焊。在 1 1号瓦上半 中分面铣去 0 3 0 ra m( 减小顶 隙) ， 依据轴颈尺寸找 根据机组振动特征和轴瓦检查情况 ， 提出抬高 轴承标高( o 1 m m) 和减小轴瓦顶隙( 标准上限) 措施 ， 最终调整为 1 1 号瓦涮 整底部垫块 一卜 抬 0 0 5 m m， 北侧加 0 0 3 iq l m。1 1 号轴承： 瓦顶间隙 0 3 7 mm， 瓦 盖紧力 0 1 6 mm， 瓦 口问隙北侧 o 2 8 0 4 0