某火電廠1號汽輪機(jī)六號軸承軸向振動(dòng)超標(biāo)診斷

劉林

（卓微科技）

機(jī)組及故障情況：

某電廠1號汽輪機(jī)于2010年10月份進(jìn)行大修，11月份結(jié)束大修開始運(yùn)行，啟機(jī)及運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)6號軸承（發(fā)電機(jī)靠勵(lì)磁機(jī)端）軸向振動(dòng)很大（振動(dòng)位移由上次運(yùn)行時(shí)的70um增大到181um）。

此汽輪機(jī)組無中壓缸，結(jié)構(gòu)如上圖所示。此圖Z右端還有一個(gè)勵(lì)磁機(jī)，有7#和8#兩個(gè)滑動(dòng)軸承支承，圖中未畫出。

此機(jī)組裝有本特利3500振動(dòng)與保護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)，在六瓦裝有兩個(gè)成90度夾角安裝的電渦流振動(dòng)位移探頭測量大軸徑向振動(dòng)，一個(gè)垂直方向的電磁式振動(dòng)速度探頭測量軸承座的蓋振。

此外，六號軸承X及Y方向安裝的大軸振動(dòng)探頭長期以來因?yàn)槭艿诫姶鸥蓴_，其振動(dòng)值一直很高，蓋振信號不能提供振動(dòng)時(shí)域與頻譜分析；另外，此機(jī)組在六號軸承二年前因?yàn)閺较蛘駝?dòng)增大曾經(jīng)做過現(xiàn)場轉(zhuǎn)子平衡處理，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端加重平衡后結(jié)果見下表：

表1

從上表可以看到，二年前現(xiàn)場動(dòng)平衡處理后，轉(zhuǎn)子平衡有明顯的效果。

振動(dòng)原因分析：

沿垂直方向從低到高測量6瓦的軸向振動(dòng)及水平振動(dòng)，數(shù)據(jù)見下表：

表2

對6瓦處的基礎(chǔ)情況測量如下表：（以松動(dòng)腳為測點(diǎn)）

表3

從表3可以確認(rèn)6瓦處存在基礎(chǔ)松動(dòng)故障，松動(dòng)面是臺板與基礎(chǔ)之間。表2的振動(dòng)分布規(guī)律也符合基礎(chǔ)松動(dòng)的故障特征（注：并且可以看出軸向松動(dòng)比水平方向松動(dòng)更加明顯）。

6瓦軸向振動(dòng)增大的原因是因?yàn)榛A(chǔ)松動(dòng)導(dǎo)致軸承座支撐剛度下降所致，還是由軸承座支撐剛度下降與振動(dòng)干擾力增大綜合作用所致，或還有其它振動(dòng)源疊加綜合作用？這對故障處理有重要作用。因此，對6瓦振動(dòng)與工況、運(yùn)行環(huán)境等關(guān)聯(lián)關(guān)系；相鄰的5瓦（發(fā)電機(jī)靠近低壓缸端）和7瓦（勵(lì)磁機(jī)靠發(fā)電機(jī)端）的振動(dòng)信號進(jìn)行了進(jìn)一步測量。

由廠內(nèi)技術(shù)人員所述：機(jī)組在定速運(yùn)行九分鐘，中間打閘試驗(yàn)后并網(wǎng)加負(fù)荷運(yùn)行（2010.11.14 00：37加勵(lì)磁），運(yùn)行后6瓦振動(dòng)慢慢增大。后來發(fā)現(xiàn)有基礎(chǔ)松動(dòng)的現(xiàn)象，與五日后（2010.11.19 16：40：34）緊固松動(dòng)處的螺栓，緊固螺栓后振動(dòng)略有下降。

對加勵(lì)磁前后、堅(jiān)固松動(dòng)螺栓前后振動(dòng)情況測量并列表比較如下：

表4

另外，比較轉(zhuǎn)子平衡后振動(dòng)、停機(jī)前振動(dòng)、當(dāng)前振動(dòng)的1X情況如下表：

表5

從表4加勵(lì)磁前后的變化情況來看，1X振幅和相位基本沒變化，從頻譜中可以看出增大的頻譜為2X，4X，6X，8X….，是一個(gè)典型的電磁干擾現(xiàn)象，所以真實(shí)的振動(dòng)可以參考加勵(lì)磁前的頻譜，振動(dòng)的變化量也主要考慮1X的變化量，扣除干擾信號量后，6瓦的大軸振動(dòng)與5瓦的大小接近，所以整個(gè)振動(dòng)信號在各點(diǎn)各方向的值都主要考慮1X的振動(dòng)信號。

從表4緊固螺栓前后振動(dòng)對比來看，緊固螺栓后1X振動(dòng)量又回到加勵(lì)磁前情況，說明加勵(lì)磁后到緊固螺栓前1X振動(dòng)量的增大是因?yàn)樗蓜?dòng)量緩慢增大所致。 

從表5中可以看出轉(zhuǎn)子平衡后振動(dòng)、停機(jī)前振動(dòng)、當(dāng)前振動(dòng)的1X情況很接近，說明轉(zhuǎn)子的平衡情況一直比較穩(wěn)定，沒有明顯增加的不平衡力。

從上面二表的分析中可以基本排除發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱彎曲、轉(zhuǎn)子裂紋故障（注：不平衡力的增加也排除了）。

另外，軸承部件共振也可能導(dǎo)致軸向振動(dòng)大。但共振表現(xiàn)形式為進(jìn)入共振頻率區(qū)時(shí)振動(dòng)突然增大，而現(xiàn)場人員反映軸向瓦振動(dòng)與轉(zhuǎn)速關(guān)系明顯、與負(fù)荷末發(fā)現(xiàn)明顯關(guān)聯(lián)，故此共振也基本排除。（因?yàn)闄C(jī)組處于定速運(yùn)行，此結(jié)論無測量數(shù)據(jù)支持，要確認(rèn)此故障可以變轉(zhuǎn)速運(yùn)行測量瓦振振動(dòng)值來確認(rèn)）。

相鄰的5瓦（發(fā)電機(jī)靠近低壓缸端）和7瓦（勵(lì)磁機(jī)靠發(fā)電機(jī)端）的振動(dòng)信號比較如下表：

表6

從相鄰軸承座信號可以看出6瓦的軸向振動(dòng)與相鄰點(diǎn)振動(dòng)沒有相關(guān)性。（注：7瓦的軸向振動(dòng)也很大，但其信號特征為單純的2X，與6瓦軸向信號特征為單純的1X完全不同，因此，兩信號之間沒有什么相關(guān)性，因此排除了聯(lián)軸器安裝中的不對中等故障。通過確認(rèn)勵(lì)磁機(jī)的電極數(shù)，估計(jì)7瓦的2X振動(dòng)的信號是由電磁力產(chǎn)生）

結(jié)論及處理建議：

從以上振動(dòng)原因分析可以看出6瓦軸向振動(dòng)大的原因是由基礎(chǔ)松動(dòng)導(dǎo)致軸承軸向支撐剛度下降所致。因此，對故障的處理建議是處理基礎(chǔ)，提高軸承支撐剛度。另外，也可以通過轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡減少激振力從而減小軸向振動(dòng)（注：因?yàn)橐呀?jīng)做過一次動(dòng)平衡，因此通過轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的方式來減少軸向振動(dòng)的效果估計(jì)不會太大）。

此外，7瓦處的大振動(dòng)并非是由6瓦傳遞過來的振動(dòng)引起。從信號來看，是和電磁力相關(guān)，請檢查相關(guān)的電磁相關(guān)原因。

Z后反饋：

停機(jī)維修拆機(jī)后，發(fā)現(xiàn)6號軸承下基礎(chǔ)和臺板之間的隔板碎裂。7瓦處的軸瓦內(nèi)表面出現(xiàn)過大電流形成的三個(gè)燒蝕洞，其中一個(gè)很大。

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