陈声

(新疆华电吐鲁番发电有限责任公司,新疆 吐鲁番 838100)

1 故障现象

某热电厂#2机组系武汉汽轮机厂生产的 50 MW C50-35/3型单缸、单排汽汽轮发电机组,整个轴系由汽轮机转子、发电机和励磁机转子组成,均由刚性联轴器联接。发电机和励磁机是两轴三支撑形式,整个轴系布置如图 1所示。#1轴承布置在前轴承箱里,#2,#3轴承布置在排汽缸上,#4轴承为落地轴承,#5轴承布置在励磁机底座上。该机组自投产以来,#5瓦振幅在 0.05～0.06mm间波动,严重威胁机组安全运行。该机组进行小修时,对各瓦垫铁、乌金吃合情况进行检查,接触面积达 85%以上;轴瓦紧力在合格范围内;各转子对轮中心数据小于0.03mm。排除了检修方面原因引起轴瓦振动过大的可能。

机组小修后开机,#5瓦振动数据见表 1。

图1 轴系布置图

表1 #5瓦振动数据 mm

转速为 3000 r/min时,#5瓦基频振动占通频的80%以上,2倍频与 3倍频振动都小于 0.01mm;用便携式测振表测量#5轴承座,从瓦盖至地面各结合面振动差值都小于 0.03mm,轴承座联接刚度不足的因素可以排除;测量位置越靠近地面振动值越小,基础共振的因素可以排除。初步判断为转子动不平衡,做动平衡试验后,#5瓦振动数据见表 2。

表2 空载和带 50%负荷时 #5瓦振动数据

机组带满负荷运行当天振动无变化,2d后振动突然增大,将发电机解列维持 3000 r/min时,发现#5瓦振动变化不大,数据见表 3。

表3 空载和带满负荷时 #5瓦振动数据

机组停下后,再次冲转到 3 000 r/min,振动数值和相位变化不大。

2 振动故障诊断

2.1 轴承座刚度

转子在第 1次加重平衡后,机组启动后在 3000 r/min转速下振动不大,说明 2点:其一是该转子经加重后平衡较好,激振力不大;其二是轴承座刚度正常。

机组小修后开机,在 3000 r/min转速时测量轴承座刚度在合格范围内,基础也不存在共振。由此可以判断,轴承振动大是由于机组带负荷运行一段时间后转子激振力突然增大而产生的。

2.2 激振力

(1)励磁机转子存在热弯曲。转子经过动平衡试验后带满负荷运行 1d,轴瓦振动都在合格范围内。机组带负荷 2 d后振动增大,机组解列维持3000r/m in和停机后再次开机至 3000 r/min振动幅度几乎不变,可以排除励磁机转子存在热弯曲的可能性。

(2)转子热对中不好。发电机后轴承与励磁机轴承都是落地轴承,远离汽轮机和高温管道,不存在较大热源,排除轴承座受热后标高变化引起转子联轴器对中不好的可能性。

(3)不平衡力。机组带负荷一段时间后振动增大,停机后再次开机振动几乎不变。因此,可以确定励磁机转子受热后部件有移动,并且部件移动后具有不可恢复性。

3 故障处理措施

通过以上分析可以判断,故障在励磁机转子上。通过查找图纸发现,该机组的励磁机为无刷励磁方式,旋转整流器有 2张绝缘板,每张绝缘板通过 6个螺栓联接在转子中部的圆盘上。可能产生移动的只有这 2张绝缘板,绝缘结构如图 2所示。

机组带负荷后励磁机转子受热,螺栓膨胀系数大于绝缘板,联接螺栓受热伸长后使绝缘板松动产生位移。机组停下后将励磁机外罩打开,用套筒扳手拧这 12个螺栓,发现全部螺栓都较松,每个螺栓都旋紧了100°左右。拧紧螺栓后开机重新做动平衡试验,机组运行半年未出现轴瓦振动超标现象。

图2 励磁机绝缘板结构图

4 结论和建议

后经调查发现,该类型机组励磁机都存在此现象。机组在厂家安装时是冷态,当转子受热后,在高离心力状态下,不太牢固的绝缘板产生移动。建议厂家将固定绝缘板的 6个螺栓中任意对角的 2个更换成定位螺栓,即使螺栓有轻微松动,有定位螺栓的限制,绝缘板也不会移动。

[1]施维新,石静波.汽轮发电机组振动及事故[M].北京:中国电力出版社,2008.

[2]陆颂元.汽轮发电机组振动[M].北京:中国电力出版社,2000.