中国电力论文范文600MW汽轮发电机组振动问题分析

　　汽轮发电机是指用汽轮机驱动的发电机。由锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动发电机发电，做功后的废汽经凝汽器、循环水泵、凝结水泵、给水加热装置等送回锅炉循环使用。本文是一篇中国电力论文范文，主要论述了600MW汽轮发电机组振动问题分析。
　　摘要：本文旨在针对国产的600 MW大容量汽轮发电机组进行振动分析，该发电机组有两种结构，现在将分别对不同结构的机组进行异常振动分析研究，找出振动的实质性因素，为处理振动问题提供有效的总结和一些现场处理的措施与方案。

　　关键词：振动,600,MW,蒸汽,低压转子

　　一、轴系结构类型

　　由我国生产制造的600 MW汽轮发电机组分为两种轴系结构。亚临界600 MW机组是早期的高压转子和低压转子分开，由11个轴承构成;另一种超临界600 MW机组轴系结构的该汽轮机组由高中压转子组合成一个转子，由9个轴承构成。其发电机转子的轴系排列结构均是这样的顺序：高压、中压、2个低压、发电机和励磁机等转子。若是后来投入运行的超临界600 MW机组是高压与中压组合成一个高中压转子。两种轴系结构的机组的转子均是由刚性联轴器来连接的，转子都是双支承结构，亚临界机组的三支承结构是励磁机转子，超临界机组的却是集电小轴。另外一个区别就是不同的厂家在生产该机组时将两低压转子间用一个连接短轴连接，大致的原理基本是一致的。

　　二、现场常见振动问题的分析和治理

　　1.低压转子的振动分析和治理

　　1.1轴承座的振动问题

　　轴承座出现较大的振动是很多出现振动的早期国内生产的600MW机组的一个共同问题，轴承座振动不会造成轴振动的大型问题，但反映了轴承座出现了振动问题，有的还有振动超标的性质。这样过大的振动问题缘由是因为轴承座的动刚度小的因素。

　　早期国产机组的低压转子的轴承座的振动原因多数是因为其坐落于低压缸凹窝之上，而该低压缸钢性弱，尺寸偏大，所以会造成轴承座的动刚度下降，由此开始出现轴承座的偏大振动问题。后期制造的机组将低压转子的支承轴承改变成落地式的构造，轴承座就不会受到低压缸的刚度所影响，然而还是出现了轴承座的异常振动，此时的振动就与轴承座自身的支承刚度有关，表明其刚度出现了不足的问题。

　　当机组运行过程中，现场出现轴承座的异常振动时，其解决方案是首先对低压转子的动平衡进行调整，最大限度减小其激振力。这是因为动平衡是由轴振动与轴承座振动运转的相位来决定的，振动的由于反向分量这一主要因素造成的，加重的话会有效解决轴承座的振动。

　　1.2运行中低压转子突发性振动

　　在运行中的发电机组若出现低压转子的轴承处与轴承座突然有过大的异常振动，该振动不会消退并保持在较高的异常振动数据范围。基频分量是用来判断低压转子异常振动的主要依据，转子的振动基频显示在极坐标图上后，若观察到的相位始终保持方向稳定，那么就可以判断出转子的部件已经脱离原来的向心，转子出现了严重的失平衡现象。当揭缸后检查可发现转子的次末级叶片围带出现问题。

　　根据600 MW机组的历史修理故障中已经出现过6台机组是关于次末级叶片围带的故障问题，导致转子与轴承座的振动突然变大。叶片围带主要是出现裂痕，分析其强度和裂口结果显示，短期内运行机组造成的叶片围带断裂是由于部件的设计和生产不合理所引起的问题。

　　2.工作转速和临界转速下高中压转子振动较大

　　600 MW机组在运行过程中很多会出现第一号和第二号轴承的轴振动偏大问题，当振幅超过76μm时，观察轴承的相位会发现相位偏向较为稳定，造成这一振动因素是由于机组在出厂时高中压转子存在动平衡不足的因素，或者是存在残余应力导致转子不平衡振动。针对这种振动状况，可以采取非计划停机，并与制造厂商取得联系，送回制造厂进行转子的动平衡调节，通过调节平衡性能以降低异常振动幅值。

　　有个别600 MW机组在运行初期转子的振动性能优良，然而根据时间的增长，高中压转子的振动持续攀升，最危险时其振动幅值超过了最大限值。在排除碰磨情况影响下，发现高中压转子还留有残余应力，这是转子所用的材质出现了问题导致残余应力的存在，最终使得转子发生热弯曲，从而引发振动。正对这一问题应尽快和制造商进行交流并将转子潜回原厂加工修理。

　　部分高中压转子在临界转速点时表现出较大的轴振，这有工作人员操作不规范的原因引起的，使得零部件之间引发动静碰磨导致转子弯曲，并且这种变形在停机后不能恢复到原始形状。还有的高中压转子振动是由于机组在启动和停机时超临界转速点引起的大幅度振动，这种振动导致的转子弯曲只是暂时的，在停机后转子又会恢复原始状态。若发现转子的热弯曲还处于初级阶段，则可停机对转子进行校正，使其达到平衡状态。对于某部分机组在高中压缸的前、中、后部分都有加重孔的，则可停机在这些前中后部分增加重量使其达到平衡。对于给机组加重这一校正工程来说较为麻烦，首先是要对振动过临界转速区的数据进行精确分析，然后再进行加重判断，最后才是进行加重，这一过程比较长久。

　　3.发电机转子不稳定振动分析和治理

　　早期制造的亚临界机组中会出现发电机与励磁机的转子振动不稳定现象，也属于轴系振动问题。在发电机和励磁机的后边分别是第10号和第11号轴承，这两个轴承经常受到工况因素的干扰，出现急剧振动现象，到危险时分会引发跳机危险。而对于另一种轴系构造的机组同样会发生类似的振动问题。

　　通过研究分析，将发电机和励磁机轴承振动原因进行归纳：

　　3.1密封瓦出现了碰磨痕迹。

　　3.2发动机转子出现热变形。

　　3.3第11号轴承振动较大，发现连接励磁机和发电机间的联轴器螺栓出现了松动现象。

　　若是较小量的局部受热不均衡现象，应对机组进行均衡加热以补偿热弯曲导致的振动。由于轴系构造的特征有所不同，对发电机与励磁机的转子进行加重时要充分考虑多方面的因素，首先是对二者的过临界转速点的振动和正常转速的振动进行振幅分析，然后进行动平衡的调整。若是出现了较大量的受热不均衡现象，就不能像前文所采取加热补偿均衡法，而是要找寻其它影响因素进行具体的分析，以解决受热不均衡的振动问题。根据发动机的密封瓦构造，要减小密封瓦碰磨有这样的方法：首先是保证轴承的动平衡，尽量缩减激振力，然后对密封瓦内的油温进行控制，使之保持在45℃～ 48℃之间，对用油保持清洁。在出现故障3的时候要检查相应的联轴器的状态。保证11轴的晃度是符合要求的，使得连接器的螺栓要达到相应的强度;增加制动装置使得振动能够迅速的停下来。

　　除了上述介绍的可以引发电机以及相应的励磁转子的不稳定性之外还包括转子发生裂纹，这种情况下也会造成电机及励磁转子的不稳定性。出现裂纹的原因绝大部分是由转子和连接器连接的地方其承受的相应的应力过大造成的，这跟电厂的输电线路的补偿所造成的对于转子冲击有很大的关系。所以在相对独立的电源点向输电线路进行补偿的过程中，一定要做好转子裂纹预防的问题。

　　三、结论

　　1.目前我国国产的600MW的低压转子的其支撑座的振动的问题在很大程度上是由于支撑座缺乏相对应的刚度造成的。为了减少低轴承座的这种振动，除了要增加相应的支撑座的刚度之外，也应该尽量控制转子转动过程中的平衡，最大限度的减少转子的裂纹的出现。

　　2.一般情况下多台的转子的突然性的振动是由于转子末端的叶片断裂造成的，所以为了预防出现这种突然性的振动要从结构和材料上对转子的叶片进行改进，使得其强度得到增加进而避免出现类似的事故。

　　3.在出现由转子的热不平衡或者是密封瓦之间的碰撞所引起的振动的时候，可以采用控制发电机、转子的热平衡、转子转动平衡的精细控制、清洁等因素来解决由上述原因所引起的振动问题。

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