王晓明，李素卿，王雪峰

（1.国电太原第一热电厂，山西 太原 030021；

2.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001）

300 MW汽轮发电机组异常振动的分析处理

王晓明1，李素卿1，王雪峰2

（1.国电太原第一热电厂，山西 太原 030021；

2.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001）

某电厂11号机组4—7号轴承振动在运行时频繁发生大幅波动甚至超标现象，通过对机组带负荷振动数据及升降速相关运行参数的全面分析，发现异常振动主要是低频分量产生突变所致，确定了机组异常的主要原因为轴瓦断油后钨金磨损所致的自激振动，检修中对受损轴瓦进行了更换和修复，机组启动后各轴承轴振、瓦振、瓦温均正常且稳定，在随后的运行中再没发生突发振动现象。

300 M W机组；轴瓦磨损；自激振动

0 引言

汽轮发电机组是化石燃料电厂中的核心设备，轴系振动水平是衡量机组安全可靠性的重要指标。过大的振动会影响机组的安全稳定运行，甚至导致设备部件的疲劳损坏，一些重大的毁机事故直接或间接地与振动有关，因此振动作为衡量机组可靠性的安全性指标尤为重要。引起振动的因素很多，其中轴瓦自激振动是一种主要的表现形式，轴瓦自激振动一般包括油膜涡动和油膜振荡。油膜涡动是指转速超过一定值时，转子的涡动频率约等于转动频率的一半，又称为半频涡动[1]。由于这类型振动呈现突发、大幅、低频的特性，对机组轴系产生的危害往往比常规的不平衡振动更为严重，一旦发生会对机组的安全产生极大威胁。

1 机组简介

某电厂11号300 MW汽轮机原为东方汽轮机厂生产的NC300/220-16.7/537/537型供暖抽汽凝汽式，后于2008年由北京全四维动力科技有限公司进行了通流部分现代化改造，改造后型号为NC330/235－16.67/0.49/537/537。汽轮发电机组轴系主要由高、中、低压汽轮机转子，发电机转子和主、副励磁机转子组成，各个转子间的连接均采用刚性联轴器，其中高、中压汽轮机转子为三支撑结构，11号汽轮发电机组轴系如图1所示。

图1 11号汽轮发电机组轴系示意图

2 振动概况

2015年12月3日正常运行中当值人员发现该机组4号瓦X向轴振动由70 μm突增至100 μm；6号瓦X向轴振动由150 μm突增至185 μm，同时4—7号瓦的轴振、瓦振动都不同程度存在波动，且有上升趋势。4号瓦X向及6号瓦X向轴振动最大时均达230 μm以上，6号轴承垂直瓦振动达52 μm。振动突变时6号轴承X向轴振动趋势如图2所示。

图2 6号轴承X向轴振动趋势图

为分析判断振动异常变化的原因，便于运行中加强控制，并在检修中彻底消振，相关技术人员在机组运行中进行了负荷、真空、发电机风温及润滑油温、油压调整试验，均未取得明显效果，但发现投运顶轴油泵能维持轴系振动稳定在一定范围内。

3 振动特征

当不发生振动突变现象时，机组各瓦振动均以基频成分为主，且振幅、相位均相对稳定。

机组振动突变现象没有规律，在升降负荷过程中均可能出现，在振动突变时基频分量的幅值、相位均比较稳定，主要是21.85 Hz分量产生突变所致，这与发电机转子第一临界转速1 320 r/min基本一致。

相关调整试验表明振动变化与负荷、真空、发电机风温及润滑油温、油压无均无直接对应关系。

对各瓦轴振传感器间隙电压测量发现，5—6号轴振传感器间隙电压较初始安装值（-8～-10 V）有明显变化，尤其6号瓦X向轴振传感器间隙电压达-15.4 V，初步分析轴振传感器与轴颈距离变大为转子下沉所致。各瓦轴振传感器间隙电压见表1。

表1 各瓦轴振传感器间隙电压表 V

4 振动分析及处理

4.1 原因分析

转子的轴颈在轴承内高速旋转时存在稳定性问题。稳定时轴颈只是高速旋转；而失稳后转子不仅围绕轴颈中心高速旋转，而且轴颈本身还将绕着平衡点涡旋或涡动。轴颈的状态就决定于转速，且总对应有一个特定转速，在此转速以下，该转子的高速旋转是稳定的；当转速超过它后，轴颈开始失去稳定性，发生涡动，产生轴瓦自激振动[2]。相关资料表明圆筒瓦、椭圆瓦、多油楔、多油叶可倾瓦等轴承，只要是属于高速轻载，都有可能发生油膜失稳[3]。由现场振动测试及相关试验结果初步分析该机组运行中振动状况异常变化的主要原因是轴瓦工作稳定性下降导致的自激振动。

经对历史运行记录进行查阅发现，该机组在2015年11月15日晚故障停机过程中曾短时出现交、直流油泵全停，导致测量润滑油压由214 kPa降至50 kPa，由于润滑油压变送器安装位置较低，其实际油压比测量油压低，可能出现机组轴瓦供油不足甚至短时断油，轴瓦乌金发生摩损；停机惰走过程中不同转速下，各轴瓦温度均有所升高，惰走时间较以往偏短10 min；盘车状态下，6、7号轴瓦温度较以往明显偏高10℃以上；当晚机组再次启动后，6号瓦温度曾高达110℃，带负荷后逐渐下降至约75℃，但仍比停机前高出近10℃。初步分析轴系振动异常变化是由于轴瓦经缺油磨损后造成顶隙、侧隙超标，油膜形成不好，使轴瓦稳定性恶化。停机前、启动后各轴瓦顶轴油压数据也表明轴瓦油膜压力变低的问题，从而导致在带负荷后轴瓦多次产生自激振动。各轴瓦顶轴油压数据详见表2。

表2 各轴瓦顶轴油压数据对比表 MPa

4.2 检查处理

4.2.1 检查结果

揭轴瓦检查结果证实了先前的原因分析，6、7号瓦下部钨金磨损严重，底部油孔存在堵塞现象，轴瓦已无修复价值；1—5号及8—11号瓦均有磨损，各瓦下部钨金磨损均导致顶部间隙过大，从而导致了轴瓦出现失稳现象。

4.2.2 处理措施

现场处理低频振动最直接的方法是提高轴瓦工作稳定性。根据检查结果在现场对6、7号瓦进行了更换；对1—5号及8—11号瓦钨金进行了修复；各瓦按工艺要求回装，尤其保证轴瓦顶部间隙在合格范围内，并重新调整了轴系中心。

将润滑油压变送器移至与轴瓦等高的位置，避免油压测量偏差的问题。

4.2.3 处理结果

经过上述工作后11号机组顺利启动，带负荷后各瓦振动、瓦温均十分稳定，在随后的运行中再没发生突发振动现象。

5 结论

a)该机组在故障期间因短时油泵全停出现轴瓦供油不足，甚至可能断油的现象，从而导致下部轴瓦钨金严重摩损，油膜形成不好、顶部间隙过大是导致机组轴系频繁自激振动的起因。而润滑油压变送器安装位置不当，油泵未能及时联启，造成润滑油中断，是导致轴瓦损坏的主要原因。

b)在运行中发生润滑油压异常变化，同时轴瓦温度明显升高的现象后，要及时停机对参数异常的轴瓦进行检查，并采取针对性的措施进行处理。

c)不同类型轴瓦均可能发生机组自激振动，对安全运行危害较大，一般通过改善轴瓦工作状态的方法均能取得较好的效果。

[1] 钟一谔，何衍宗，王正，等.转子动力学 [M].北京：清华大学出版社， 1984.

[2] 顾晃.汽轮发电机组振动与平衡 [M].北京：水利电力出版社,1989：55～56.

[3] 王雪峰，卢家勇，李东.给水泵小汽轮机突发性振动的分析处理 [J].山西电力，2006(3):30～31.

Analysis and Treatment on Abnormal Vibration of 300 MW Turbo Generator Unit

WANG Xiaoming1,LI Suqing1,WANG Xuefeng2
（1.Guodian Taiyuan No.1 Thermal Power Plant,Taiyuan,Shanxi030021,China; 2.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi030001,China）

The vibration of No.4—7 bearing bush in a power plant frequently suffered abnormal fluctuations,the phenomenon of which is even standard-exceeding.Through comprehensive analysis on the vibration data and relative parameters of acceleration and deceleration,it is concluded that the abnormal vibration was mainly caused by sudden change of low frequency component,and it is identified that the main reason is self-excited vibration caused bytungsten wearing.Then,the worn bearingbush was changed and repaired in maintenance,thereafter,bear vibration,shaft vibration and bearingtemperature have been normal and stable.

300 MWunit;bearingbush wearing;self-excited vibration

TM311

B

1671-0320（2017）04-0067-03

2017-04-25，

2017-05-09

王晓明（1974)，男，山西平定人，1998年毕业于太原理工大学自动化专业，工程师,从事技术管理工作;

李素卿（1960），女，山西盂县人，1982年毕业于太原工业大学热能动力专业，高级工程师，从事汽轮机试验及故障诊断处理工作;

王雪峰（1973），男，山西兴县人，1996年毕业于武汉水利电力大学电厂热能动力工程专业，高级工程师，从事汽轮机试验及故障诊断处理工作。