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 CC140／N200－130／535／535，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P＝200MW；额定转速n=3000r／min；汽轮机高压转子临界转速n高=194lr／min，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＝1120－1260r／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，分别为42μm和32μm。转速上升到1160r／min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（42μm）
7#瓦 290°，1.67mm／s（32 μm）
将光电传感器移动90°测量，得到
6#瓦 84°，2.36rmm／s（42 μm）
7#瓦 196°，1.67mm／s（32 μm）
（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 1000r／min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 μm，在1000r／min时测得6#、7#瓦垂直方向的相位与加重之前相比有50°左右的变化，振动幅值分别为21μm和12 μm，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 120μm，7#瓦垂直振动为50 μm，到 3 000r／min时，6#瓦垂直振动15 μm，7#瓦垂直振动34μm。
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3000r／min时为 102μm，远远超出50 μm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 000r／min下的汽轮机低压转子两侧的4#、5#瓦进行监测。
（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（50μm）
5#瓦 356°，16,54mm／s（102μm）
将光电传感器移动90°测量值：
4#瓦110°，8.omm／s（50μm）
5#瓦 262°，16.54muds（102μm）
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 900g／70°，5#瓦应加配重 917g／250°。
启机后测得振值如下：4#瓦135°／4.6mm／s（30μm），5#瓦293°/16.74mm／s（110μm）。
将光电传感器移动 90°测量，得到 5#瓦 25°/16.74mm／s（110μm）。
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40μm以下，至此整个3#机组故障诊断及处理过程圆满结束。
