1、汽轮机振动分析汽轮机组振动分诊断与处理曲卫军，梁 青，陈其俊，王永利（大庆石油管理局电力总公司油田热电厂，黑龙江 大庆 163000）摘要：本文通过对大庆油田热电厂 3#机组大修后启动时振动数据的测量，论述了造成机组发电机无法通过一阶临界转速和额定转速，导致低压转子振动剧烈的原因；分别对发电机和低压转子的振动进行了消振处理，保证了机组的正常运行。关键词：汽轮发电机；动不平衡；振幅；相位；故障诊断；频谱分析；静挠曲中国分类号：TK268.1 文献标识码： B大庆油田热电厂总装机容量 600MW，单机容量 200MW。3#汽轮机组于 1993 年投产发电，2004 年进行第四次大修。该机组型号为
2、CC140N200130535535，系单轴、三缸、两排汽、超高压、一次中间、再热双抽冷凝式机组。性能参数如下：额定功率 P200MW；额定转速 n=3000rmin；汽轮机高压转子临界转速n 高=194lrmin，中压转子临界转速 n 中=1781r/min ，低压转子临界转速 n 底=1616r/min；发电机临界转速 n 临11201260r min；汽轮机高压缸 12 级（含调节级） ，中压缸 10 级，低压缸 10 级。机组轴系结构示意图见图 1。一、发电机故障诊断及处理1故障情况3#发电机组大修后第一次启动时，在 1000r/min 中速暖机过程中两侧 6# 、7#瓦垂直振动值偏大
3、，分别为 42m 和 32m。转速上升到 1160rmin 时，机组振动保护装置动作，自动停机，表明无法通过临界转速。2故障识别与分析用振通 904 双通道机器分析仪对再次启机后在 1000r/min 转速下发电机转子两侧的 6#、 、7#瓦进行监测。（1）频谱分析（频谱见图 2）（2）振动幅值和相位测量结果（见表 1）6#瓦 350，236mm s （42m）7#瓦 290，1.67mm s （32 m）将光电传感器移动 90测量，得到6#瓦 84，2.36rmms（42 m）7#瓦 196，1.67mm s （32 m）（3）故障诊断和处理根据 6#、7#垂直振动的频谱图和振幅、相位的测量
4、结果，可以初步判断转子存在质量不平衡及变形等问题。经查，发电机转子在大修期间没有进行任何检修，配重块也没有移动，所以可排除因质量变化引起的不平衡。但转子在大修期间静置时间很长，一且没有定期盘动，有可能导致挠曲变形，但是弹性变形还是塑性变形，以及变形量均不清楚。考虑到转子在 1000rmin 下的振型属于一阶振型，且低于临界转速，故只可能存在静不平衡，为了避免对额定转速的影响，决定在发电机两侧平衡槽的对称位置上加平衡重量，经计算确定加重量 500g，力重角度为 280。再次启机前将振动保护值调整到 200 m，在 1000rmin 时测得 6#、7#瓦垂直方向的相位与加重之前相比有 50左右的变
5、化，振动幅值分别为 21m 和 12 m，变化比较明显。这说明发电机转子挠曲变形量不大，且为弹性变形，故决定提升转速到 3000r/min。发电机过临界转速时 6#瓦垂直振动为 120m，7#瓦垂直振动为 50 m，到 3 000rmin 时，6#瓦垂直振动 15 m，7#瓦垂直振动 34m。整个轴系振动见表 2。二、汽压机低压转子1故障情况发电机转子通过临界转速的问题解决以后低压转子 5#瓦垂直振动在 3000rmin 时为 102m，远远超出 50 m 的标准，机组仍不能正常运行。2故障识别与分析用振通 904 双通道机器分析仪对 3 000rmin 下的汽轮机低压转子两侧的 4#、5#瓦
6、进行监测。（1）频谱分析（频谱见图 3）（2）振动幅值和相位测量结果4#瓦 185，8.omm s （50m）5#瓦 356，16,54mm s （102m）将光电传感器移动 90测量值：4#瓦 110，8.omm s （50m）5#瓦 262，16.54muds （102m ）3故障诊断及处理由于本次大修中汽轮机低压转子次末级叶片进行了整级更换，且在对低压转子的高速动平衡中加了大量配重，根据 4#、5%瓦频谱及振幅、相位，可以判断低压转子存在质量不平衡。经计算，4#瓦应加配重 900g70，5#瓦应加配重 917g250。启机后测得振值如下：4#瓦 1354.6mms（30m） ， 5#瓦
7、293/16.74mms（110m） 。将光电传感器移动 90测量，得到 5#瓦 25/16.74mms（110m） 。可以看出 5#瓦振动没有变化，4#瓦已经有变化。多次加配重的结果表明，在 5#瓦加重对 5#瓦本身影响不大，而对 4#瓦影响很大，说明要降低 5#瓦的振动还应在 4#侧加配重。经计算，在 4#瓦侧平衡槽的 330处加配重 750g，另在 5#瓦 120处加 300g 配重。至此为止，在 5#瓦侧力配重 2117g，4#瓦侧加配重 1350g。启机后测得各瓦振动情况如表3。可以看出除了 8#瓦水平略高外，其余各瓦的振动基本正常。8#瓦频谱图见图 4。判断系对轮找正有偏差，经处理后降至 40m 以下，至此整个 3#机组故障诊断及处理过程*结束
