一台50MW汽轮发电机组振动故障诊断及处理

第55卷第6期2013年12月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYVO155NO6DEC2013一台50MW汽轮发电机组振动故障诊断及处理王庆一，周红军华能呼伦贝尔能源开发有限公司东海拉尔发电厂，内蒙古呼伦贝尔021011摘要一台50MW机组发电机轴承频繁出现振动超标并且导致轴瓦损坏事故，通过对振动进行现场测试分析，诊断振动故障的根本原因在于轴承座的结构及安装质量存在缺陷。制定方案对轴承座进行改造处理后，振动故障得以成功消除，为机组长期安全稳定运行提供保障。关键词汽轮机发电机；振动；诊断；安全运行分类号TK267文献标识码A文章编号101315884201306047303DIAGNOSISANDTREATMENTOFVIBRATIONFAULTOFA50MWSTEAMTURBINEGENERATORSETWANGQINGYI，ZHOUHONGJUNEASTHAILARPOWERPLANT，HUANENGHULUNBUIRENERGYDEVELOPMENTCO，LTD，HULUNBUIR，INNERMONGOLIA021011ABSTRACTTHEBEARINGVIBRATIONOFA50MWGENERATORSETEXCEEDEDTHESTANDARDSFREQUENTLYANDCAUSEDDAMAGEACCIDENTOFBUSH，THROUGHONSITETESTANDANALYSISOFTHEVIBRATINGCONDITION，DEFECTSOFSTRUCTUREOFBEARINGSEATSANDQUALITYOFINSTALLATIONWASDIAGNOSEDTOBEROOTCAUSEPLANNINGANDMODIFICATIONO1“1THEBEARINGSEATSUCCESSFULLYELIMINATEDTHEVIBRATIONFAULTANDGUARANTEEDTHELONGTERMSTABILIZATIONANDSECURITYINOPERATIONOFUNITSKEYWORDSTURBINEGENERATOR；VIBRATION；DIAGNOSIS；SECURITYINOPERATION0前言某台50MW机组振动超标，严重影响机组的安全稳定运行。通过对该机组轴系振动进行测试诊断，找出振动故障的根本原因；在机组大修中采取提高轴承稳定性、增大轴承座结构刚度和连接刚度等处理措施后，成功排除了该机组的振动故障，提高了机组安全可靠性。1机组概况机组为C508820294型，高压、单缸、单抽汽、凝汽式空冷机组，发电机型号为Q一602型，汽轮机与发电机通过刚性联轴器连接。轴系由汽轮机、发电机和励磁机三根转子构成，汽轮机是双支撑结构，发电机和励磁机是三支撑结构，发电机和励磁机都采用落地轴承，机组轴系如图1所示。2振动现象发电机I_1励磁机图L机组轴系简图该机组投产初期就由于发电机轴承座振动问题几次停扭捡查，差在随后的西太修几次小修中对机组轴系进行收稿日期20130927几次高速动平衡，暂时把振动控制在合格水平，但是一直未能彻底解决，运行半年后，发电机振动又会逐渐爬升，甚至造成轴瓦钨金脱胎现象，不得不停机进行检修，机组检修前后各轴承振动情况见表1。表1机组检修前后轴承座振动记录2010年3月10日机组大修前，机组正常运行工况下对3号、4号轴承座进行测试，相关振动测点的频谱见图2所示，发电机和励磁机的振动情况见表2。作者简介王庆一1955一，男，工程师。现从事发电厂汽轮机运行与检修管理工作。474汽轮机技术第55卷530通频95PRO201003，10110422转速29983E。V，F、广八J、FI1X2X频率RMIN936幅值岬21图23号轴承座振动频谱图表23号发电机和励磁机轴承振动的现场实测数据基频相位通频，单位M。IXM3振动特征及原因分析该型轴承座设计为轴向非对称结构，本身存在轴向刚度不对称，且承载中心与几何中心不重合，使轴承座单侧受力，这种结构导致该轴承对轴向振动非常敏感，很容易出现轴向振动问题，因此对安装工艺，施工质量的要求很高。从轴承座外特性试验来看，3号轴承座电侧垂直振动与炉侧垂直振动相差非常大，说明轴承座沿着横向偏摆；另外台板与基础二次灌浆的差别振动非常显著基频振动差大约50VM，说明台板和二次灌浆存在连接不紧或者接触不实。轴承座振动包含两种频率成份一种是基频与转速同步；一种是低频实测约为938RMIN。需特别说明的是，台板及其以上部件均或多或少地存在低频振动，基础振动观察不到这种频率成分。就3号轴承座而言，垂直、水平和轴向都存在低频成份，其中轴向低频成份最大，水平次之，垂直最小。低频成份的来源可能有1连接松动等引起的非线性振动；2轴承稳定性问题；3其它设备的振动传递。由于周围的设备振动均不大，所以可以排除3，但是1和2无法排除。尽管无法测量转子的振动情况，但是轴向振动从机理上讲属于轴承座的结构问题，并且相邻的轴承振动也不大，因此转子的问题应该不大。综上分析，3号轴承振动超标故障原因在于轴承座的结构和安装质量存在缺陷导致轴承座轴向动刚度差，继而引起轴向振动放大所致。4处理方案对于该机组轴向振动问题，根本解决办法是采取轴向动刚度更好的轴承座，但是现场不具备采用改型轴承座的条件，决定更换为加固型轴承座。无论是轴承座本身结构，还是安装工艺，原则上都应当从提高轴承座支撑系统动刚度和消除轴承座轴向刚度差异着手。因此，除机组的常规检修项目外，应重点从以下几方面着手。41对机组解体复查1对轴承座一台板一基础的连接和接触状况检查，着重检查3号、4号轴承座底座与台板、台板与基础的接触情况。2轴承座地脚螺栓连接紧力检查，台板和基础的连接螺栓紧力检查，务必保证其紧力足够并均匀。3台板和二次灌浆接触情况重点检查，务必保证二次灌浆不能存在松裂，空鼓。对垫铁状况检查，检查垫铁是否存在松脱和跑偏。42轴承座1加固后的轴承座应一方面需要提高轴向刚度，另一方面也要考虑尽量消除轴向刚度差异，使其刚度尽量对称，以降低轴向振动的敏感度。2与制造厂联系，探讨如何对加固后的轴承座刚度进行考核包括加强筋、重量等，并对实际使用效果进行现场调研，以确认加固型轴承座刚度改善的效果。43安装与施工1参照制造厂的建议，重新布置垫铁增加垫铁数量，在3号、4号轴承座各增加6副垫铁修前3号、4号轴承座各为10副垫铁，修后各为16副垫铁。2保证台板和垫铁必须充分接触，且垫铁不能松动，同时保证二次灌浆充分，二次灌浆与台板、垫铁接触密实，总之要严防脱空的情况。3转子轴系做现场高速精细动平衡。5方案的实施1更换3号、4号轴承座，改为加固型轴承座。2拆除台板、垫铁，重新布置垫铁，在3号、4号轴承座各增加6副垫铁修前各为10副垫铁，修后各为16副垫铁，基础二次灌浆，大修前后3号、4号轴承垫铁布置如图3、图4所示。3转子轴系做高速动平衡，将轴承振幅降到合格范围。6修后机组运行情况机组2010年大修到现在已运行3年，除3号轴承轴向振动见表358PM超标外，其余各轴承振动均在合格范围，而且振动幅值非常平稳，机组的运行工况对振动没有明显影第6期王庆一等一台50MW汽轮发电机组振动故障诊断及处理475图33号、4号轴承座改造前垫铁布置图图43号、4号轴承座改造后垫铁布置图响，尤其是不再像大修以前振动经常大幅度变化，机组运行稳定，并可长期运行。7结论表3大修后机组轴承振动情况记录1发电机轴承座振动故障的原因为轴承座轴向刚度不对称以及二次灌浆不实、松动。2大修中通过实施修改轴承座结构、重新二次灌浆等措施，成功消除了发电机轴承座振动故障。3本机组振动故障处理方法对同型机组振动故障处理有参考、借鉴价值。上接第472页的底脚，而汽轮机低压排汽缸出口和凝汽器上部又是为弹性连接时，则没有理由认为会引起轴承的振动增大。用计算的方法来确定热膨胀所引起的振动值则是不可能的，当汽轮机低压排汽缸排汽在真空恶化工况下运行时引起轴承的过度振动，这时只有考虑到热膨胀而重新校正汽轮机组的中心，才会有可能消除。当汽轮机低压排汽缸的排汽在真空恶化，背压升高时，凝汽器内的排汽温度与正常运行时真空对应的温度可能会有很大的差别。所以当凝汽器的温度条件改变时，凝汽器冷却水管的相对伸长以及其内应力都可能会增大。当凝汽器的冷却水管与端管板的连接采用胀管、扩管工艺时，如果内在质量不良，其紧固程度又不能令人满意，就有可能引起水侧的不严密而造成冷却水泄漏至凝汽器的汽侧。因此，当汽轮机低压排汽缸排汽转入排汽真空恶化的工况运行时，就必须严肃、认真地确认凝汽器的水侧、汽侧是严密而无任何泄漏的。当汽轮机低压排汽缸在排汽背压力升高的工况下运行以及进入凝汽器内的蒸汽流量减少时，其排汽的温度也会急剧升高。对于调节抽汽式汽轮机组而言，虽然在发电机端的机组出力可不受限制，但此时抽汽室中的蒸汽压力的升高为绝不允许高于汽轮机组给定的设计值。4结束语综上所述，汽轮机低压排汽缸排汽压力的变化会直接影响到汽轮机组运行的安全可靠性。目前国内北方冬季采暖地区的一些相应电厂中的调节抽汽和纯凝式汽轮机组，多采用汽轮机低压排汽缸排汽压力升高的运行工况方式而得到相应排汽温度的升高，用