發(fā)電機振動案例分析

1、2009年技術監(jiān)督會議振動案例分析案例一1、設備概況某電力有限公司#1燃氣機組為ge公司生產(chǎn)的燃汽蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，其中燃機為ms9001fa系列pg9351fa重型、單軸、發(fā)電用機組，其中壓氣機和燃機轉(zhuǎn)子均為盤鼓型，壓氣機轉(zhuǎn)子通過18根長拉桿拉緊，燃機轉(zhuǎn)子通過分段拉桿拉緊。該燃機轉(zhuǎn)子有兩個支撐軸承，#1軸承、#2軸承均為可傾瓦軸頸軸承，位于轉(zhuǎn)子兩端，轉(zhuǎn)子的軸向推力由雙面軸向推力瓦軸承自行平衡。汽機為d-10型、3壓、向下排氣、一次中間再熱沖動凝結(jié)式聯(lián)合循環(huán)汽輪機。汽機由高中壓合缸和低壓缸組成，其中高壓有12級，中壓有9級，低壓有26級。高、中壓缸合缸，高、中壓部分共用一根轉(zhuǎn)子。高、中壓反向布

2、置，以減少軸向推力。低壓缸由低壓內(nèi)缸和低壓外缸組成，雙向分流布置以平衡軸向推力。低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機轉(zhuǎn)子通過波形聯(lián)軸器半撓性連接，高、中壓轉(zhuǎn)子和壓氣機轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器剛性連接。整個軸系支承簡圖見下圖。勵磁機轉(zhuǎn)子發(fā)電機轉(zhuǎn)子壓縮機、燃機轉(zhuǎn)子高中壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子低壓轉(zhuǎn)子#5#6#7#8#9#10#21#3#4軸系支承簡圖2、 測試設備機組隨機安裝了#1-#8瓦相對軸振監(jiān)測裝置，軸振監(jiān)測裝置采用bently公司的3500系統(tǒng)。測試時用daiu208p數(shù)據(jù)采集分析儀從振動監(jiān)測裝置接入其相對軸振輸出信號，對振動進行監(jiān)測分析。測量采用本特利公司生產(chǎn)的daiu208數(shù)采分析裝置，測量裝置經(jīng)過國家計量局認可的計量單位的標定

3、，符合國家有關規(guī)定。3、動平衡處理情況3.1某電力有限公司#1燃機機組檢修后第一階段啟動由制造廠振動人員進行監(jiān)測分析，檢修后運行#3瓦振動高達150mm，威脅機組安全。對于機組#3瓦振動，制造廠人員認為是中心及摩擦問題，無法通過動平衡處理。在電廠對中心進行一定調(diào)整后，振動仍無好轉(zhuǎn)。3.2機組修前振動良好，修后振動增大，通過對振動測試發(fā)現(xiàn)，#3瓦振動主要是一倍頻成分，振動一倍頻相位基本穩(wěn)定，振動一倍頻數(shù)值基本沒有波動。通過對檢修資料的分析，可以排除中心不正，也可以排除軸瓦方面的問題，振動變化只可能是軸系動平衡發(fā)生了變化。從振動數(shù)據(jù)及檢修過程分析可以排除轉(zhuǎn)子積垢、斷葉片等。從制造廠振動人員記錄的第

4、一階段數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，檢修后第一次啟動時，升速過程#3瓦軸振不超過80mm，定速3000r/min時，#3瓦軸振也基本不超過80mm，和修前振動基本一樣，說明修后第一次啟動高中壓轉(zhuǎn)子動平衡狀況同修前沒有變化，第一次啟動定速3000r/min后，#3、#4瓦振動逐步爬升，振動波動爬升一個多小時，最后振動達到跳機值，機組跳閘。機組跳閘后投入盤車，第二天再次啟動，這次啟動升速過程中，#3瓦振動明顯較第一次啟動過程振動大，定速3000r/min時，#3瓦軸振達到140mm，此后3000r/min運行，基本維持在此數(shù)值；第三次、第四次啟動定速3000r/min及帶負荷運行#3瓦軸振一直在120-150mm

5、左右，振動成分主要是一倍頻。從這些數(shù)據(jù)可以看出，修后第一次啟動軸系平衡同修前沒有變化，而在發(fā)生碰摩以后的啟動運行中，軸系平衡同修前及第一次啟動升速時平衡狀況發(fā)生了較大變化，造成變化的原因是由于第一次啟動后較為嚴重的碰摩造成了轉(zhuǎn)子一定的永久彎曲，導致平衡狀況改變，從而振動增大。圖：3月5日啟動3y軸振升降速波特圖圖：3月5日啟動4x軸振升降速波特圖 圖：3月5日啟動3x、3y、4x、4y軸振趨勢圖圖：3月5日啟動3x軸振升降速波特圖圖：3月7日啟動3x軸振升速波特圖3.3根據(jù)上述分析及前幾次開機定速3000r/min及帶負荷運行時振動數(shù)據(jù)，決定通過動平衡來降低振動，為此第一次在#3瓦側(cè)靠背輪處加

6、重，加重后開機，剛定速3000r/min時3x工頻振動降至在80mm左右。根據(jù)第一次加重情況，為了進一步降低振動，決定對加重進行一定的調(diào)整，去掉第一次加重，第二次在#3瓦靠背輪汽機槽重新加重。加重后盤車三個小時后啟動，啟動升速時在低轉(zhuǎn)速#1#4瓦軸振均較大，分析主要是本次加重時因各種原因?qū)е录又貢r間過長，拖延了3個小時，此間轉(zhuǎn)子也沒有定期翻身，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了較大的熱彎曲，加重結(jié)束后盤車三個小時，燃機轉(zhuǎn)子熱彎曲沒有完全恢復，因此造成低轉(zhuǎn)速時機組振動較大。為此決定打閘停機，投入盤車，讓燃機轉(zhuǎn)子熱彎曲完全恢復，偏心正常后再啟動。再次盤車三個小時后啟動，機組剛定速3000r/min時，#3瓦相對工頻振動均

7、不超過17mm；#4瓦軸振也有所減小，#4瓦工頻振動不超過30mm。在#3瓦側(cè)靠背輪加重進行動平衡前后剛定速3000r/min振動數(shù)據(jù)如表一所示。表一：動平衡前后機組定速3000r/min時#1#4振動數(shù)據(jù)(工頻振動)幅值單位：m工況1x1y2x2y3x3y4x4y3000r/min加重前77695830135536139加重后6675573713162717機組帶388mw負荷時各瓦相對軸振數(shù)據(jù)見表二所示表二：機組帶388mw負荷時#1#8振動數(shù)據(jù)(通頻振動)幅值單位：m工況#1#2#3#4#5#6#7#8388mwx97194048402869101y10114354045233138動平

8、衡處理后#1#4瓦升速波特圖見圖一、圖二所示。4、結(jié)論及建議修后#3瓦振動較大主要由于在機組檢修后第一次啟動時汽機發(fā)生較長時間的摩擦，造成轉(zhuǎn)子發(fā)生一定程度的永久彎曲，從而改變了軸系平衡狀況引起振動增大。通過在#3瓦側(cè)靠背輪加重，3x振動降低到40mm以內(nèi)，工頻振動在20mm以內(nèi)，#4瓦振動也有所減小。#3、#4瓦振動達到優(yōu)良水平，消除了機組運行的不安全因素 。圖一：動平衡處理后#1、#2瓦相對軸振升速波特圖圖二：動平衡處理后#3、#4瓦相對軸振升速波特圖案例二、某發(fā)電有限公司#1燃氣機組為ge公司生產(chǎn)的燃汽蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，其中燃機為ms9001fa系列pg9351fa重型、單軸、發(fā)電用機組（

9、機組及監(jiān)測設備同案例一）機組振動異常及分析情況1、 2009年4月13日#1機組正常啟動，在轉(zhuǎn)速升到2900r/min時，#3瓦振動突然增大，機組跳閘，在進行相應檢查后，電廠進行了第二次、第三次啟動，但這兩次啟動均在升速至2500r/min左右時因#3瓦振動大跳機。隨后電廠對燃機、低壓轉(zhuǎn)子進行了檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。因機組振動過大，機組無法定速3000r/min運行，同時因振動原因不明，也無法制定下一步檢查處理計劃。2、 4月14日 方天技術人員趕往電廠，調(diào)取電廠電廠system 1記錄的數(shù)據(jù)進行分析。4月13日振動突變時當時轉(zhuǎn)速為2874r/min，#1#4瓦振動在兩秒鐘之內(nèi)突然增大，由于振動大

10、機組跳閘，機組跳閘后在降速過程當中#1#4瓦振動隨轉(zhuǎn)速降低而慢慢減小（#1#4瓦軸振振動突變前后振動趨勢圖如圖一所示），但降速與升速相比，同一個轉(zhuǎn)速下的振動增大較多。振動突增前后#1#4瓦振動數(shù)據(jù)見表一所示。表一：4月13日#1#4瓦振動突變前后振動數(shù)據(jù)(單位：mm度)時間1x1y2x2y3x3y4x4y4:28:50104538360333102435053602519020340321204:28:52241306040252702034020030951506224556803、 機組跳閘后電廠做了相應檢查沒發(fā)現(xiàn)異常，電廠又進行了第二次、第三次啟動，這兩次啟動均在升速至2500r/min

11、左右時因#3瓦振動大跳機（第二次、第三次啟動3x升速波特圖如圖三、圖四所示），從記錄數(shù)據(jù)中可以看出，第二次、第三次升速在轉(zhuǎn)速過了1000r/min之后#1#4瓦振動隨轉(zhuǎn)速增加振動慢慢增大，在升速到2500r/min左右時因#3瓦振動大而動作保護，機組后兩次升速到2500r/min過程中振動幅值及相位完全相同。4、 從電廠記錄數(shù)據(jù)看，振動增大后，振動主要成分為一倍頻，在振動瞬間增大的同時，一倍頻相位也發(fā)生突變。第一次跳閘后降速過程振動與第一次升速過程振動在同一個轉(zhuǎn)速下相差很大，第二次、第三次啟動升速與第一次啟動升速過程振動差異較大，但第二次、第三次啟動升速及降速過程振動重復性較好。5、 因振動的

12、主要成分為一倍頻，且振動突變后兩次啟動振動重復性較好，因此振動是普通強迫振動，可以排除碰摩、軸瓦失穩(wěn)、汽流激振等可能原因，振動突增的原因為激振力突增或支撐剛度突降。但從記錄數(shù)據(jù)看，軸瓦溫度、回油溫度等正常，運行人員也反映后來啟動時現(xiàn)場檢查，沒有發(fā)現(xiàn)軸瓦有異音等。因此造成振動的原因應是軸系動平衡突然遭到破壞，失衡的位置應在#3瓦側(cè)靠背輪和高中壓轉(zhuǎn)子這個區(qū)域。這個區(qū)域造成動平衡破壞的有可能是：高中壓轉(zhuǎn)子中心孔堵頭脫落、高壓轉(zhuǎn)子斷葉片、#3瓦側(cè)靠背輪處螺栓拼帽或墊片脫落。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析中心孔堵頭脫落的可能性可以排除，原因只可能是靠背輪處螺栓拼帽或墊片脫落及高中壓轉(zhuǎn)子斷葉片。根據(jù)過去經(jīng)驗如果要在#3瓦側(cè)

13、靠背輪上加重來抵消這種突然失衡造成的影響，需在#3瓦側(cè)靠背輪上加重1000多克。6、 建議首先檢查#3瓦側(cè)靠背輪處螺栓拼帽或墊片有無脫落，如無脫落，可以進一步對#3瓦進行檢查。7、 檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)#3瓦處靠背輪墊片飛脫，重700多克。對墊片進行處理后，開機正常。圖一：#1#4瓦相對軸振突變前后趨勢圖圖二：3x振動突變時升降速波特圖圖三：第二次升速3x振動升速波特圖圖四：第三次升速3x振動升速波特圖案例三 某發(fā)電公司#2燃氣機組為ge公司生產(chǎn)的燃汽蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，其中燃機為ms9001fa系列pg9351fa重型、單軸、發(fā)電用機組（發(fā)電機組及監(jiān)測設備同案例一）振動異常情況#2機組最近在機組啟動過

14、程當中，當轉(zhuǎn)子升速過發(fā)電機一階臨界轉(zhuǎn)速（約800rpm）時，發(fā)電機前軸承7x軸振有明顯增大。機組正常帶負荷運行時7瓦軸振水平基本都穩(wěn)定在70mm，但自3月份以來啟動升速過發(fā)電機一階臨界轉(zhuǎn)速時7x振動卻呈逐漸上升趨勢，機組升速過發(fā)電機臨界時#7瓦振動接近跳機值。據(jù)廠方介紹，電廠3月24日先后進行兩次啟動，第1次在啟動升速過程當中，在過發(fā)電機一階臨界時7x軸振突變到161mm，過臨界后振動迅速下降，直到定速3000r/min時7x振動均屬于良好范圍；定速3000r/min后機組打閘停機，在機組降速過發(fā)電機一階臨界轉(zhuǎn)速時，#7瓦軸振不超過50mm，在整個停機降速過程中，#7瓦振動波特圖上未出現(xiàn)明顯振

15、動波峰。第2次啟動時，升速在過發(fā)電機一階臨界轉(zhuǎn)速時7x軸振達到181mm，當轉(zhuǎn)速升至1000r/min后，7x軸振為120mm，隨即在該轉(zhuǎn)速迅速打閘停機（發(fā)電機自動去勵磁），該振動從120mm瞬間（在轉(zhuǎn)速尚未下降時）陡降至30mm，此后降速惰走過程#7瓦振動不超過50mm。根據(jù)電廠記錄數(shù)據(jù)，機組在啟動時（此時發(fā)電機相當于電動機）在發(fā)電機臨界轉(zhuǎn)速附近振動較大，振動成分主要是一倍頻。從機組多次啟動、停機振動重復性很好來看，可以排除振動測量儀表方面的故障；從升速及停機過程在發(fā)電機臨界區(qū)域振動相差很大這點看，可以排除軸瓦故障、動平衡不佳、支撐剛度低、測量探頭或支架共振等原因；從啟動時僅是發(fā)電機臨界區(qū)域

16、振動大，其他轉(zhuǎn)速區(qū)及帶負荷振動良好這點看，可以排除是電磁干擾造成的測量誤差。此外也可以排除轉(zhuǎn)子熱變形及熱膨脹造成的熱不平衡。因此本臺機組振動問題是在啟動時轉(zhuǎn)子受到了不均衡電磁力，而產(chǎn)生不均衡電磁力的可能有兩個，一是發(fā)電機空氣間隙不均勻，二是發(fā)電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了匝間短路。從機組以前啟動振動一直良好，僅是最近一段時間發(fā)生啟動過程振動逐漸增大來看，可以排除發(fā)電機空氣間隙不均勻問題。因此該機組啟動過程振動大應是發(fā)電機轉(zhuǎn)子匝間短路造成的。電廠電氣專業(yè)對零轉(zhuǎn)速下發(fā)電機轉(zhuǎn)子交流阻抗等進行了測量，發(fā)現(xiàn)與原始值相比，存在較大差別。為了進一步確認是否存在匝間短路，方天電氣專業(yè)技術人員建議測量3000r/min下轉(zhuǎn)子交

17、流阻抗等參數(shù)并同原始值比較。為此電廠決定#2號燃機啟動，升速到3000r/min做發(fā)電機交流阻抗試驗。機組升降速過程對振動進行了測試，機組從lci冷拖到698r/min清吹轉(zhuǎn)速，在定速698r/min時7x、8x振動為85、79mm，整個清吹階段要持續(xù)十分鐘時間，清吹結(jié)束后7x、8x振動爬升到104、79mm。清吹結(jié)束機組降速準備點火，在機組降速瞬間，7x、8x振動從104、79mm突然降到53、30mm。機組點火后，隨著轉(zhuǎn)速上升#7、#8瓦振動慢慢增加，在過發(fā)電機一階臨界轉(zhuǎn)速840r/min時，7x振動最大到178mm，8x振動最大到120mm。過發(fā)電機一階臨界后振動迅速下降，直到定速300

18、0r/min時7x、8x振動均屬于良好范圍，定速3000r/min7x、8x振動為50、27mm。電氣試驗結(jié)束后在降速過發(fā)電機一階臨界轉(zhuǎn)速時#7、#8瓦軸振均不超過40mm。本次啟動與前幾次啟動振動現(xiàn)象相同，從振動特征分析，發(fā)電機轉(zhuǎn)子存在匝間短路現(xiàn)象。電氣專業(yè)經(jīng)過對3000r/min交流阻抗進行測試比對，也確定為2號發(fā)電機存在轉(zhuǎn)子匝間短路。分析及結(jié)論通過對振動歷史數(shù)據(jù)進行分析以及本次再次啟動測試數(shù)據(jù)分析，2號發(fā)電機過一階臨界振動異常不是由機械方面原因引起，造成2號發(fā)電機升速過臨界振動大的原因應是發(fā)電機轉(zhuǎn)子存在匝間短路。電氣專業(yè)通過對3000r/min轉(zhuǎn)速下的交流阻抗進行試驗和比對，也證實2號發(fā)

19、電機存在轉(zhuǎn)子匝間短路。建議對發(fā)電機轉(zhuǎn)子進行檢查處理。檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)子確存在匝間短路。處理結(jié)束后啟動，機組振動正常。圖一：7x振動升速波特圖圖二：8x振動升速波特圖圖三：7x振動降速波特圖圖四：8x振動降速波特圖案例四1、設備概況某發(fā)電廠#1機組為上海汽輪發(fā)電集團公司生產(chǎn)的超臨界、中間再熱、四缸四排汽、單軸凝汽式機組，汽輪機型號為n60024.2/566/566，發(fā)電機為水氫氫發(fā)電機，型號為qfs6002。汽輪機為六支承，發(fā)電機和勵磁機為三支承，整個軸系由九個徑向軸承支承，軸系支承簡圖見下圖。低壓轉(zhuǎn)子發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁機轉(zhuǎn)子高中壓轉(zhuǎn)子低壓轉(zhuǎn)子8#7#9#3#2#6#5#4#1#軸系支承簡圖機組調(diào)試

20、結(jié)束時振動優(yōu)良，投入商業(yè)運行后隨著時間延長9#瓦軸振慢慢增大。2、測試設備機組隨機安裝了1#-9#瓦相對軸振及絕對軸振監(jiān)測裝置，軸振監(jiān)測裝置采用飛利浦公司的tsi系統(tǒng)，測試時用daiu208p數(shù)據(jù)采集分析儀從振動監(jiān)測裝置接入其輸出信號，對振動進行監(jiān)測分析。測試裝置經(jīng)過技術監(jiān)督局許可的計量單位的校驗標定。3、 測試分析處理概況3.1 2007年2月9日，對機組振動情況進行測試。負荷為518mw，測試數(shù)據(jù)見下表。振幅值單位：m 相位單位：度8x8y9x9y通頻量474821181工頻量183619756相測試數(shù)據(jù)看，9#瓦軸振主要為工頻分量。分析為機組運行后，勵磁機轉(zhuǎn)子晃

21、度等發(fā)生變化引起不平衡量變化，造成機組振動逐步增加。建議調(diào)停期間檢查勵磁機晃度、軸瓦接觸及緊力狀況，根據(jù)檢查結(jié)果進一步進行動平衡處理。（1） 春節(jié)調(diào)停期間機組進行檢查處理，發(fā)現(xiàn)勵磁機晃度增大，但因為時間等各種原因未進一步處理，9#瓦接觸及緊力不合格，進行了處理使之達到合理值。（2） 根據(jù)檢查處理情況，決定在勵磁機轉(zhuǎn)子加重540克。（3） 2007年2月25日機組啟動，啟動升速過程9#瓦軸振不超過82m，定速3000r/min及組并網(wǎng)帶負荷后，軸振均在60m以內(nèi)。 機組升速波特圖見圖一到圖四。動平衡處理后振動數(shù)值見下表。振幅值單位：m 8x8y9x9y3000r/min69645048320mw

22、56585358圖一：9x相對軸振波特圖圖二：9y相對軸振波特圖圖三：8x相對軸振波特圖圖四：8y相對軸振波特圖1#機組在動平衡處理后，升降速過程中，9#瓦軸振均不超過85m，振動優(yōu)良。機組定速3000r/min及帶負荷運行時，9#瓦軸振均在60m以內(nèi)，振動優(yōu)良。該機組至今9#瓦振動優(yōu)良。案例五1. 設備概況某電廠4#機組為上海汽輪發(fā)電集團公司生產(chǎn)的亞臨界、中間再熱、雙缸雙排汽凝汽式機組，汽輪機型號為n30016.8/538/538，發(fā)電機為型號為qfsn3002，勵磁為靜態(tài)勵磁。汽輪機為四支承，發(fā)電機為兩支承，整個軸系由7個徑向軸承支承，軸系支承簡圖見下圖1.1。勵磁機轉(zhuǎn)子發(fā)電機轉(zhuǎn)子高中壓轉(zhuǎn)

23、子低壓轉(zhuǎn)子7#1#6#5#3#4#2#圖1.1 軸系支承簡圖2. 測試設備機組隨機安裝了1#-7#瓦瓦振和相對軸振監(jiān)測裝置，監(jiān)測裝置采用bently公司的3500系統(tǒng)。測試時用daiu208數(shù)據(jù)采集分析儀從振動監(jiān)測裝置接入1#-7#瓦軸振輸出信號，對振動進行監(jiān)測分析。測量采用本特利公司生產(chǎn)的daiu208數(shù)采分析裝置，測量裝置經(jīng)過國家計量局認可的計量單位的標定，符合國家有關規(guī)定。3. 振動測試情況3.1. 該機組主要是啟、停過程中，過高中壓轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速時，#1瓦振動過大，停機惰走過程中超過254 um；開機升速時有時會達到跳機值，不得不提高升速率。因高中壓缸內(nèi)部通流間隙較小，如此大的振動嚴重威

24、脅機組安全。本次測試停機過程數(shù)據(jù)將結(jié)合開機過程數(shù)據(jù)，進行綜合分析，為本次小修中振動處理提供動平衡加重方案。3.2. 機組帶負荷運行期間#1瓦軸振略大，通頻量達到110 um，一倍頻量為72 um左右，根據(jù)過去測試分析，主要是在單閥運行切換為順序閥運行后，轉(zhuǎn)子在汽流左右下上抬，一是使得軸承剛度阻尼變化，從而造成#1瓦處轉(zhuǎn)子對不平衡相應變大，在同樣不平衡力作用下，一倍頻變大；二是在順序閥方式下，產(chǎn)生了氣流激振，所以振動成分中出現(xiàn)了低頻分量，所以在這兩種因素作用下，在順序閥方式運行時，該機組#1瓦振動偏大。#1瓦頻譜見圖一。3.3. 機組帶負荷后測試數(shù)據(jù)見表3.2所示。3.4. 機組停機過程中，過高中壓轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速時，#1瓦振動嚴重超標，1y振動最大為326um，1x振動最大為264um。#1-#2瓦停機過臨界振動值如表3.1。表3.1高中壓轉(zhuǎn)子過一階臨界相對軸振數(shù)據(jù)1x1y2x2y工頻242/203298/13689/20594/132通頻264326120135表3.2 #1-#4瓦帶負荷相對軸振數(shù)據(jù)工況1x1y2x