某台供热机组的故障振动分析与治理
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【摘 要】针对一台供热机组大修后，启动过程中相继出现的振动问题，进行了多种运行工况的振动测试，在数据信号的分析与诊断基础上，采用合理的治理对策，及时解决了汽轮机动静碰磨、低频振动等设备缺陷，保证了机组的投入生产，运行考核效果良好。
【关键词】汽轮机；振动；碰磨；低频振动；松动
1.概述
某台供热机组(25MW)系武汉汽轮发电机厂生产的CB25-8.83/6.6/0.73汽轮机、QF-30-2发电机和TEL-130-4励磁机。轴系结构如图1所示。
该机组共有5个支承轴承，发电机和励磁机转子采用三支承。#1、#2号轴承为支承汽机转子，#1轴承为落地轴承，#2号轴承座落在排汽缸上的支承轴承。#3、#4号轴承支承发电机转子，#3号轴承和#2号轴承在同一轴承箱内的落地轴承，#4号轴承为落地轴承。#5号轴承为支承励磁机转子落地轴承。2007年4月大修启动过程中陆续发生了多次设备振动故障，经对症分析诊断，得到有效地控制与治理。
机组定速3000r/min运行3分钟，#3～#5轴承振动发生突变，振动变化最大的#5瓦水平振动由18?m升到192?m，数据见表1和图2。振动频谱分析为基频振动，突变后振动值快速爬升。根据这些特征，现场诊断出现这种机组不稳定强迫振动恶化故障主要因素有：
⑴动静碰摩；
⑵热转子与水接触或局部降温；
⑶转子上有重物飞脱；
⑷电气非同步合闸；
⑸联轴器靠背轮错位；
⑹转子存在松动部件等。
考虑机组实际运行条件，由于机组空转，与并网和带负荷无关，所以可以排除⑷、⑸两项。从时间判断，该振动发生突变时间相对缓慢，可以排除⑵、⑶、⑹，那么最大可能是⑴项动静发生碰磨，停机检查：发现#4轴承处发电机护环与端盖风挡摩擦严重，是造成轴承振动恶化扩散的一个主要设备缺陷因素。
进一步分析发电机转子护环与定子端盖风挡间隙很小，在高速运转下，若是运行中转子跑偏，或是转子挠度过大，均可导致发生碰摩故障。可以采用适当放大动静间隙和降低转子扰动力的措施予以控制，经现场分析研究确定，通过在#4轴承侧发电机护环配重396g降低转子残余不平衡后，空载3000r/min下轴系振动稳定在17?m以下。
3.并网后的振动情况与分析
机组空载3000r/min下电气试验完毕，并网带负荷机组又出现轴系低频振动，数据如图3，从图中可以看出，振动增大主要是#3～#5轴承，振动幅值时大时小，振动扰动频率以20Hz为主（见图3），从振动特征判断振动是转子失稳所致。通过停机检查#3～#5轴承，发现轴瓦顶隙均偏大，#3、#4轴瓦轴颈Φ360mm，按标准顶隙应为0.54mm，实测均超过0.6mm，#3轴瓦顶隙可达0.67mm。#5轴瓦轴颈Φ120mm，按标准顶隙应为0.18mm，实测超过0.5mm。采用增加轴承负载和减小轴瓦顶隙的调整措施来提高轴系稳定性，对轴瓦顶隙进行缩小处理，又把发电机#3、#4轴瓦均抬高0.1mm，再次启动机组带负荷23MW，连续运行约10小时，机组轴系振动始终稳定在23?m以下。
4.满负荷后的振动情况与分析
当机组带上25MW负荷约17分钟后，机组再次出现振动恶化，#5轴承振动
从23?m升至104?m，振动成分以基频为主，带有较多高次谐波。
把机组负荷降到23MW负荷下，进行变转子励磁电流试验，当电流达到上限值，经过2个小时运行振动保持不变，判断轴承振动与无功负荷无关，可以排除是电气因素引起振动变化。从该振动变化特点与数据信号特征分析，在大负荷下，机组仍存在动静碰摩。在很大程度上是由于发电机带上满负荷之后，出现的热不平衡效应，鉴于生产方面迫切需要机组尽快投入运行，而大部分时间是出于25MW负荷下工况的实际情况，维持机组暂时投入运行。
5.结束语
归类分析该机组在大修后启动过程中出现超标振动的几项设备缺陷因素:⑴空载3000r/min下，由于发电机转子与端盖间隙不适形成的动静碰磨；⑵带负荷后轴承失稳；带额定负荷（25MW）再次产生动静碰摩与发电机转子热不平衡等条件相关。通过相应的技术试验和现场测量分析诊断，保障机组处于合格的设备振动范围。
参考文献
[1]顾晃，汽轮发电机组振动与平衡 中国电力出版社 1998
[2]施维新，汽轮发电机组振动与事故 中国电力出版社 1991
作者简介
龙江志(1979)，男，硕士，机械工程师，汉族，从事设备管理工作。