某300MW发电机瓦振超标分析及处理

引言

某电厂2号机组为东方汽轮机厂生产的330MW汽轮机,电机为东方电机厂生产的330MW氢冷发电机。轴系布置如图1所示,1、2号轴承为高中压转子支撑轴承,3、4号轴承为低压转子支撑轴承,5、6号轴承为发电机转子支撑轴承。该机组于2018年出现发电机转子线圈接地故障,现场消除设备缺陷(未返厂),检修后发电机5瓦轴承振动超过50um,超出标准值。

1振动特征

表1为定速3000r/min振动列表,图2~图7为启动过程中5、6瓦相对轴振动和轴承振动Bode图。由图表可以看出,发电机振动状况有以下特点:

(1)机组冲转过程,发电机轴瓦轴振动良好;

(2)振动主要为基频分量;

(3)5、6瓦轴承振动在2700r/min转速下快速增大,2963r/min转速下达到最大值,工作转速下,5瓦轴承振动超标;

(4)轴承振动增大时,对应轴瓦的轴振动基本稳定,甚至有减小趋势。

2振动分析

由测试数据可知,发电机5、6瓦轴振动、轴承振动都以基频振动分量为主,振动变化也主要表现为基频振动分量。该振动为普通强迫振动,引起该类型振动的主要原因有转子平衡状况变化或支承刚度变化。

5、6瓦轴承振动在2700r/min转速下快速增大,2963r/min转速下达到最大值;轴承振动增大时,对应轴瓦的轴振动基本稳定,甚至有减小趋势。判断5、6瓦轴承振动原因为发电机端盖轴承在工作转速附近出现结构共振。

图8与图9为检修前5、6瓦轴承振动Bode图,可以看出,检修前,3000r/min左右未出现峰值,说明检修后,发电机轴承支承刚度降低,产生结构共振现象,引起发电机轴承振动超标现象。

现场测量5、6瓦轴承振动特性,发现从机头看5瓦左侧台板处差别振动超过40um,说明此处发电机台板与水泥基础连接状况不良,是导致检修后支承刚度降低的原因之一。

电厂利用检修机会,检查发现发电机端盖安装出现翘曲,未能与发电机定子贴合紧密,导致端盖连接刚度降低,是造成支承刚度降低的另一个原因。

查阅检修前数据,5瓦相对轴振动最大为70um,检修后振动相比检修前增大15um,说明检修后转子平衡状况发生变化。

本次检修处理发电机接地故障的过程中,拆卸了发电机两端护环,并对磨损严重的线圈进行了切除,线圈和护环恢复后,发电机平衡状况会发生改变:低发联轴器复找中心,也会引起轴系平衡状况变化。

3振动处理

发电机台板与水泥基础连接状况不良和发电机端盖安装翘曲均会造成支承刚度降低,引起结构共振现象。现场紧固发电机地脚螺栓,振动无明显改善:重新安装调整发电机端盖,时间长,影响发电企业生产效益,且效果存在不可预见性。而在发电机定子及氢冷器上安装附加质量,通过附加质量吸收振动能量,能够降低发电机轴承振动。实际中,采用在发电机定子及氢冷器上放置沙袋的方式,总重量约为3t,5瓦轴承振动降低至50um以内(表2)。

针对轴系平衡状况变化进行动平衡试验,在低发联轴器增加配重,配重质量约为1539g,振动得到改善,发电机轴承振动降低至优秀值以内(表2),机组能够安全稳定运行。

4结论

(1)发电机台板与水泥基础连接状况不良,端盖安装未能与定子贴合紧密,均会造成支承刚度降低,使定子共振转速降低,导致工作转速落在共振转速区间内,引起瓦振超标。

(2)拆卸发电机两端护环,对磨损严重的线圈进行了较多切除,低发联轴器复找中心,均会导致不平衡质量变化,引起轴振增大。

(3)在发电机定子及氢冷器上安装附加质量,吸收振动能量,能够有效降低发电机振动:利用现场动平衡技术,减小不平衡质量,可以达到改善发电机振动的目的。