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　　摘　要：針對某型號125MW汽輪發電機組大修后定速時和滿負荷時出現振動故障的問題，進行數據分析和診斷，正確判斷出機組振動偏大的原因是軸座動剛度偏低。為此，提出具體的處理方案，在短時間內消除了振動故障，機組正常并網發電。
　　關鍵詞：汽輪發電機組；軸座；振動；水平剛度
　　某發電廠1號機組為上海汽輪機廠早期生產的125MW汽輪機配套上海電機廠出產的汽輪發電機，于1978年投產。整個軸系共有7個軸承，其中汽輪機轉子為三支撐結構，發電機、勵磁機轉子各兩個軸承，所有軸承均為落地式橢圓軸承。該機組大修結束后，電廠進行沖轉，但在起動過程中定速3000r/min時，勵磁機轉子的兩個支持軸承的水平振動不斷爬升，Z大達到73μm。在帶負荷過程中，再次出現了勵磁機前后軸承水平振動大幅度爬升的現象，Z大振動達100μm。
　　為徹底查明故障原因，對機組升速、并網、加負荷、變負荷等工況下的振動作了全面監測，對有關問題進行了分析。分析認為，引起勵磁機前后軸承水平振動過大的主要原因是軸承座與臺板整體接觸不良，導致水平剛度大幅度降低，從而導致振動偏大。由于現場不存在充足的時間來對整體接觸情況進行處理，在仔細分析了軸向剛度不足的原因后，根據現場情況，進行了勵磁機轉子的高速動平衡試驗，使振動全部降至30μm以下。診斷勵磁機轉子水平振動帶負荷后偏大的根本原因也是水平剛度不足，但誘發原因則在于當負荷變化較大時，勵磁機轉子又產生了新的不平衡量。由于這種新的不平衡力的產生存在一定的隨機性，因而不適合采取高速動平衡方法，Z終通過限制運行參數來暫時消除故障。長久而言，仍然要對勵磁機的水平剛度進行處理，提高其抗干擾能力。
　　1　定速時的振動問題
　　在該機組的原設計中，1～3號瓦設置了渦流探頭測量軸頸處的相對軸振動，并在1～7號瓦設置了速度探頭測量軸承振動，利用計算機對振動進行實時顯示。根據機組的振動情況，重點對6～7號瓦的軸承振動信號進行監測，包括垂直與水平方向的振動。振動信號由Bently 9200型速度探頭拾取，并接入Bently 208DAIU型數據采集裝置進行數據采集和分析。
　　勵磁機水平方向振動隨轉速變化的Bode曲線見圖1和圖2。其中，6號、7號瓦垂直和水平方向的振動數值見表1。

　　由圖1和圖2可以看到，在轉速超過2500r/min后，水平振動急劇爬升，在3000r/min時達到一個高點，但相位的變化相對平穩。
　　2　水平動剛度偏低的診斷與處理
　　2.1 振動診斷
　　從表1中的數據可知：無論6號、7號瓦發生垂直方向的振動還是水平方向的振動，其相位都是同相的。對勵磁機地腳螺栓頂部及基礎進行外特性測試分析后，認為引起勵磁機前后軸承水平振動過大的主要原因是軸承座與臺板整體接觸不良，導致水平剛度大幅度降低，從而導致振動偏大。
　　從另外一個角度來看，表1中的數據還表明水平振動的主要成分還是一倍頻，說明振動是一種強迫振動。由于勵磁機的垂直振動并不大，說明勵磁機轉子上殘余的不平衡力很小。同樣的不平衡力水平導致的垂直方向的振動不大，而導致水平方向的振動卻很大，只能說明軸承座的水平剛度偏低。
　　從外特性的測試看，剛度偏低的原因是整體接觸不良，因而還不能通過直接處理地腳螺栓的預緊力來改善接觸情況。
　　2.2 處理方法
　　現場對加固水平剛度的手段較少，因而，能夠降低水平振動的方法實際只有一種，那就是采用高速動平衡手段來大大降低勵磁機轉子上殘余的不平衡激振力。
　　經計算，在勵磁機轉子兩端加重塊，重塊質量和方位分別為100g，170°。加重后帶滿負荷時，各瓦振動見表2。由表2可見，經加重后，6號、7號瓦的水平振動大幅降低，可以滿足機組安全運行的需要。

　　3　變負荷時振動變化情況分析
　　運行一段時間后，據運行人員反映，如果在加減負荷過程當中，負荷的變動比較劇烈的話，或由于其它原因，使得負荷的波動比較大，會導致6號、7號瓦水平振動急劇爬升，爬升Z大值超過100μm。
　　運行人員采用調整轉子進水溫度的方法來控制振動，一開始有一定成效，但逐步效果不太明顯，只能在振動劇烈時轉到備用勵磁運行，退出主勵磁，但在退出主勵磁后，6號、7號瓦水平振動又會緩慢下降，一直降低到爬升前的數值。而當投入主勵磁后，振動可維持一段時間穩定。表3是備用勵磁和主勵磁運行調整過程中的振動值。

　　4　診斷試驗與處理方案
　　4.1 試驗步驟和方法
　　根據對振動特征的判斷，對勵磁機轉子水平振動在變負荷后出現爬升的基本原因也是水平剛度不足，但誘發原因則在于當負荷變化較大時勵磁機轉子又產生了新的不平衡量所導致的。這種新的不平衡量是由于碳刷與轉子接觸過程中接觸緊力不一致產生的熱量不同而導致的。為此，測試了機組在變負荷和改變勵磁方式過程中的振動隋況。即改變轉子運行方式為由備用勵磁運行到由主勵磁運行，然后調整負荷，通過負荷變化觀察振動變化情況。試驗時間和步驟見表4。

　　在負荷變化過程中，發現6號、7號瓦振動也在緩慢爬升。試驗過程中，振動趨勢曲線見圖3和圖4所示。

　　從圖3和圖4 可知：當振動爬升到一個Z高點后，則穩定下來，隨著工況穩定，振動有時能緩慢下降，但恢復不了原來的數值。這表明在變負荷過程中，由于扭轉力矩的變化，碳刷和勵磁機轉子之間的摩擦力發生變化，當這種變化不均勻導致轉子徑向存在溫度差別時，會使轉子產生輕微熱彎曲。由于6號、7號瓦本身的水平剛度就偏弱，因而輕微的不平衡力的變化就使振動產生較大變化。
　　至于每次振動變化的情況都不一樣，則與以下因素有關系：
　　a）每次加減負荷的情況，如負荷加減的速率等；
　　b）加減負荷時振動的基準情況，振動大，則誘發速度快；
　　c）其它因素影響，如轉子冷卻水等。
　　4.2 處理方案
　　由于這種新的不平衡力的產生存在一定的隨機性，因而不適合采取高速動平衡的試驗方法來進行消除。在實際運行中可采取以下方式來控制振動：
　　a）在變負荷時盡量維持比較小的速率，避免給轉子以較大的沖擊；
　　b）加強對振動的監視，在負荷變化過程當中，如果振動爬升速度較快，則適當地減小變化速率，甚至可以穩定一段時間觀察振動穩定至有下降趨勢時再行改變負荷；
　　c）振動爬升超過一定幅值后，可以先轉備用勵磁運行，待振動下降到正常范圍后，再轉回主勵磁運行。
　　5　結論
　　a）引起勵磁機前后軸承水平振動過大的主要原因是軸承座與臺板整體接觸不良，導致水平剛度大幅度降低，從而導致振動偏大；
　　b）軸承座與臺板整體接觸不良，導致水平剛度大幅度降低能夠降低水平振動的方法實際只有一種了，那就是采用高速動平衡手段來降低勵磁機轉子上殘余的不平衡激振力；
　　c）勵磁機轉子水平振動帶負荷后偏大的故障原因也是水平剛度不足，但誘發原因則在于當負荷變化較大時勵磁機轉子又產生了新的不平衡量所導致的；
　　d）對投產時間較長的機組，由于運行時間長，會導致基礎剛度有所下降，因而在檢修中應注意對整體剛度的檢查，應比一般機組更重視檢修中質量的控制，可適當將檢修標準控制嚴格一些。
　　參考文獻：
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