徐州坝山热电公司#2汽轮发电机组 (C15-4.9/0.981型) 06年11月18日并网发电进入72+24小时试运行。11月19日使用便携式测振仪测机组支持轴瓦振动时, 发现#4轴瓦水平振动53μm, 针对此异常情况联系调试及安装人员处理。经安装、调试和运行三单位研究决定:通过常规振动试验来查找。 (主要包括转速、负荷、真空、油膜、励磁电流等方面)
1 负荷试验
1.1 试验目的
通过负荷试验来观察振动与负荷的关系, 可以判断振动是否与机组中心、热膨胀以及联轴器缺陷等有关。
1.2 试验方法
负荷试验在机组升、降负荷过程中进行。负荷试验的范围为100%、75%、50%、25%和空负荷。机组负荷改变后立即测振动值, 然后保持这一负荷不变, 稳定时间大于30min, 再次测取振动值, 并记录与振动时刻相对应的汽缸膨胀值。考虑当机组负荷在很大范围内变动时, 发电机的功率因数会发生变化。为了避免机、电因素之间的交互影响, 试验时采取分步交替的方式, 即改变有功负荷时, 保持发电机转子励磁电流不变;而改变励磁电流时保持有功负荷不变。前者测得的是汽轮机热状态改变所引起的振动, 而后者测得的则是由发电机转子励磁电流变化所引起的。
降负荷 (保持励磁电流不变) 测振数据, 如表1所示。 (注:改变励磁电流时保持有功负荷不变)
升负荷 (保持励磁电流不变) 测振数据, 如表2所示。 (注:改变励磁电流时保持有功负荷不变)
1.3 试验分析
从试验数据得:#4轴瓦振动满负荷降至0, 振动下降3μm, 升负荷时#4振动上升5μm。看出机组振动与负荷基本无关, 说明机组的振动主要是由转子不平衡所引起的;机组汽缸两侧膨胀指示器的数值来分析, 两侧指示值相同。两侧指示值下降相同, 表明汽缸不存在着胀偏, 应无膨胀受阻发生。
2 真空试验
2.1 试验目的
判别机组振动与汽轮机真空及排汽温度之间的关系。
2.2 试验方法
为了消除负荷改变对振动的影响, 进行真空试验时应保持负荷不变, 真空试验时保持负荷5MW进行, 以使真空变化的范围可以大些。改变真空通过改变凝汽器循环水量来完成。当真空改变后, 测取振动值, 稳定半小时后再测—次振动。真空试验值分别为-0.95MPa、-0.92MPa、-0.90MPa、-0.87MPa。
2.3 试验分析
真空试验结果发现振动随真空降低未明显变化, 排除排汽口与凝汽器连接处故障。与排汽温度不存在明显的对应关系, 表明振动与热状态无关, 排除排汽温度上升轴承中心上抬故障引起。
3 轴承油膜试验
3.1 试验目的
主要通过改变润滑油的压力和温度, 考察其对机组振动利油膜稳定性的影响。
3.2 试验方法
进行轴承油膜试验时, 先将轴承油压升高20kPa~40kPa, 观察振动是否因轴承供油量增大而发生变化。如果机组是因轴承供油不足而产生振动, 则供油压力提高后振幅将明显变小。变化油温试验—般在正常油温附近的范围内分级进行。先由正常油温降低, 然后恢复正常后再升高。每改变一次油温须待稳定—定时间 (如5min~10min) 后测取一次振动。油膜失稳时振动会急剧上升。进行此项试验记录的参数主要是轴承油压、进出口油温、轴承金属温度和振动值。
油压、油温试验结果数据: (注:根据现场测试工具进行此项试验记录的参数仅能测试轴承油压、进出口油温、轴承金属温度、振动值来参考分析。相位、频幅和振动波形因条件不具备未能得到)
3.3 试验分析
从测试结果发现油压、油温改变轴承振动值未明显变化, 振动不是因供油不足引起, 也不是油膜失稳造成。
4 励磁电流试验
4.1 试验目的
励磁电流试验的主要目的是识别发电机转子振动是由机械原因还是由电气原因引起的, 并区分电磁不平衡振动与热弯曲振动。
4.2 试验方法
励磁电流试验采取并列后, 保持机组电负荷不变进行, 注意使发电机定子端电压维持在允许范围内, 试验时先将励磁电流降至1.55A (25%额定电流) , 然后增加励磁电流为3.0A、4.0A。每次在改变励磁电流后立即测量振动, 稳定30min转子热稳定后再次测量振动。
4.3 试验分析
励磁电流试验结果发现振动随励磁电流几乎无变化, 可推断振动与励磁电流无关, 说明振动由电磁场不平衡引起的因素不是主要因素。一般情况下形成磁场不衡的原因主要有两个方面, 一是发电机转子线圈匝间短路或转子有椭圆度, 产生的振动以基频为主:二是发电机转子与静子间的空气间隙不均匀, 产生的振动包含有两倍频分量。磁场不平衡所引起的振动当转子振动增大时, 发电机静子振动也增大。对于两极发电机, 转子振动频率的高频分量一般是100Hz。振动滞后于发电机励磁电流的改变, 即当励磁电流改变后, 振动随着运行时间增加而逐渐增大, 到—定时间后趋于稳定。这种现象表明振动于转子的热状态有关, 转子或线圈受热膨胀变形, 引起转子质量不平衡。虽说发电机转子与定子间隙不均匀会引起转子质量不平衡导致振动增大, 可是从发现振动大到做试验运行已近10天, 不论是从原理, 还是从经验说振动早已会因热膨胀趋于平衡而下降。由发电机转子与定子间隙不均匀引起转子质量不平衡导致振动增大理由不充分。
根据负荷、真空、油膜、励磁电流等试验现象、特征, 结合安装资料认真分析, 逐级排查, 认为转子质量不平衡导致振动增大最接近, 而最大的疑点落在主励磁机整流盘出线端子接线柱 (由于安装公司对正、负两只接线柱保管不力, 安装前曾丢失一只, 后南汽厂补配, 和原配件重量有误差) 。经过与调试单位协商, 12月18日, 请徐州试验中心对#2发电机组做高速动平衡试验确认, 并给配重。机组解列后, 使用208-DARE振动数据分析仪进行高速动平衡测振, 显示#4轴瓦水平振动72μm, 轴向25μm, 垂直32μm。转子呈50Hz倍频分量, 测出转子不平衡点相位显示向左偏重, 偏重130g。从测试特征得出:机组振动大原因的确是由于转子质量不平衡导致。原因: (1) 主励磁机整流盘出线端子接线柱后补发和原配重存在误差。 (2) 安装工艺及制造本身有缺陷存在。处理方案:停机在主励磁机整流盘处对称偏重点配重130g。机组满负荷后, 测振数据, 如表3所示。
从测量数据结果看出:#4瓦水平振动从72μm下降20μm, 解决了振动大的安全隐患。
5 结语
(1) 机组振动原因多种多样, 振动故障诊断是一件复杂的系统工程。很多故障之间有着相似性。这时就必须突出故障的“征兆”, 以区分振动的原因, 排除可疑因素, 将故障范围尽可能缩小, 进而为制定消振方案提供依据。
(2) 要获得较高的振动诊断正确率, 首先要认识机组振动, 即掌握机组振动特征, 在消振工作中不要依据振动现象, 直接套用以往的消振经验, 因为类似的振动现象相同的故障, 在实际中是极少遇到的, 所遇到的振动问题也大多是从未见过的, 也必须亲自测试和搜集振动数据, 即使是以往工作中遇到过的振动故障, 也需要在振动数据测试较全的情况下, 进行仔细地分析和推理, 才能对振动故障做出明确的诊断。
(3) 发电企业和电力试验单位应多交流、沟通, 取长补短, 提高业务水平, 使先进的试验仪器充分服务于生产一线, 消除设备安全隐患。
摘要：针对徐州坝山环保热电公司#2汽轮发电机组#4瓦振动超标, 采取不同的试验查找, 分别介绍了每个试验方法、目的, 根据试验得出数据, 根据振动特征分析、排查, 说明了振动的原因多种多样, 必须根据振动突出“征兆”逐个排除, 以致找出根本点。
关键词：振动,试验,不平衡,征兆