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[摘要]介紹了CC60-8.83/4.12/1.47型汽輪機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中振動(dòng)異常的情況。通過(guò)對(duì)機(jī)組振動(dòng)數(shù)據(jù)的測(cè)試分析，得出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱不平衡是引起振動(dòng)的主要原因，并采用動(dòng)熱平衡的方法消除振動(dòng)，確保了機(jī)組安全運(yùn)行。

[關(guān)鍵詞]汽輪機(jī)組振動(dòng)；測(cè)試分析；處理

某石化公司熱電廠汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的雙抽凝氣式汽輪機(jī)，如圖1所示，1999年投產(chǎn)，2001年由上海汽輪機(jī)廠進(jìn)行了增容改造，由50MW改造成CC60-8.83/4.12/1.47型汽輪機(jī)組。

1軸承振動(dòng)測(cè)試

CC60-8.83/4.12/1.47型汽輪機(jī)組在啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)了較大的振動(dòng)，振動(dòng)主要表現(xiàn)在發(fā)電機(jī)后軸承（#4）上，采用美國(guó)Bently公司生產(chǎn)的振動(dòng)測(cè)試分析系統(tǒng)208P，配該公司生產(chǎn)的速度傳感器，對(duì)該機(jī)組啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)進(jìn)行了全面測(cè)試，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)了發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁機(jī)兩側(cè)四個(gè)軸承（#3、#4、#5、#6）垂直、水平和軸向三個(gè)方向上的振動(dòng)情況。

1.1空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)軸承振動(dòng)測(cè)試

(1)轉(zhuǎn)速720rpm，冷卻水流量12t/h運(yùn)轉(zhuǎn)。該機(jī)組#3、#4軸承（軸振、瓦振）在附近都出現(xiàn)了比較明顯的振動(dòng)峰值。推測(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在720rpm附近的振動(dòng)是由于二倍頻共振所引起的。由于機(jī)組二倍頻共振與轉(zhuǎn)速很敏感，轉(zhuǎn)速稍微升高，振動(dòng)隨即減小，因此該轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行沒(méi)有危險(xiǎn)，開(kāi)機(jī)過(guò)程中可以通過(guò)改變機(jī)組轉(zhuǎn)速的方法避開(kāi)該共振點(diǎn)。圖2給出了升速過(guò)程中#3、#4軸承振動(dòng)變化情況。從圖中頻譜分析可看出，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速為1440rpm，印證在720rpm附近的振動(dòng)是由于二倍頻共振所引起的。(2)轉(zhuǎn)速3000rpm，冷卻水流量12t/h運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)組3000rpm定速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，振動(dòng)逐漸增大。其后，#4軸向振動(dòng)達(dá)到80μm，#3Y軸振超過(guò)180μm，振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)。(3)轉(zhuǎn)速3000rpm，冷卻水流量14t/h運(yùn)轉(zhuǎn)。觀察振動(dòng)變化情況。冷卻水流量加大初期，振動(dòng)沒(méi)有變化。20分鐘后，振動(dòng)有明顯減小，見(jiàn)表3，#4軸承座軸向及#3軸承軸振仍較大。

1.2帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)軸承振動(dòng)測(cè)試

機(jī)組于并網(wǎng)帶負(fù)荷。帶負(fù)荷初期（小負(fù)荷狀態(tài)），振動(dòng)無(wú)變化。但當(dāng)負(fù)荷從10MW升到20MW以及從20MW升到30MW過(guò)程中振動(dòng)都有較明顯的增大。同時(shí)，隨著機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，振動(dòng)能逐漸減小。適當(dāng)加大定子冷卻水流量也能在一定程度上減小振動(dòng)。

2振動(dòng)原因分析

(1)振動(dòng)異常時(shí)，通過(guò)分析振動(dòng)信號(hào)的頻率主要為50Hz分量，其余分量很少，因此，導(dǎo)致振動(dòng)的激振力是一種與轉(zhuǎn)子上的不平衡力相關(guān)聯(lián)的力。(2)機(jī)組未并網(wǎng)發(fā)電之前（空負(fù)荷狀態(tài)下），振動(dòng)即很不穩(wěn)定，此時(shí)勵(lì)磁電流還未施加，因此，可以初步排除發(fā)電機(jī)電氣方面的因素，如匝間短路、空氣間隙不均勻等。(3)該機(jī)組振動(dòng)的一大特征是不穩(wěn)定。不對(duì)中等因素引起的振動(dòng)應(yīng)該是在機(jī)組剛定速時(shí)就能表現(xiàn)出來(lái)。本機(jī)組振動(dòng)特征與此不符，可以初步排除。(4)該機(jī)組振動(dòng)不穩(wěn)定具有較典型的慢變特征，即振動(dòng)的增大和減小都需要一定的時(shí)間。這說(shuō)明轉(zhuǎn)子具有熱變形特征。試驗(yàn)中兩次提高冷卻水流量，振動(dòng)都有所減小，也表明轉(zhuǎn)子上的確存在一定程度的熱變形。(5)#4軸承座軸向振動(dòng)增大時(shí)，#3、#4、#5、#6軸承座振動(dòng)（包括軸振）均同步增大，尤以#3Y方向軸振最為明顯?？紤]到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量相差很多，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)狀況對(duì)勵(lì)磁機(jī)的影響很大，而勵(lì)磁機(jī)振動(dòng)狀況對(duì)發(fā)電機(jī)的影響（特別是發(fā)電機(jī)前軸承）很小。因此，綜合整個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步判定振動(dòng)變化主要是由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子引起的，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子兩側(cè)振動(dòng)變化是由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)變化引起的。

3振動(dòng)故障分析結(jié)論及處理

(1)機(jī)組700rpm附近的振動(dòng)由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子二倍頻共振引起，對(duì)設(shè)備危害不大，可以通過(guò)改變轉(zhuǎn)速避開(kāi)共振點(diǎn)的方法減小其影響。(2)本機(jī)組振動(dòng)在機(jī)組啟動(dòng)后逐漸增大，故與轉(zhuǎn)子中心不正等因素關(guān)系不大。(3)本機(jī)組振動(dòng)主要是由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子引起的，不排除勵(lì)磁機(jī)激發(fā)振動(dòng)的可能性。振動(dòng)故障的治理可以首先從發(fā)電機(jī)開(kāi)始，之后再考慮勵(lì)磁機(jī)等的影響。(4)本機(jī)組發(fā)電機(jī)在開(kāi)啟一段時(shí)間后電機(jī)兩端振動(dòng)量逐漸增大，符合轉(zhuǎn)子有少量熱變形引起振動(dòng)特征[1]，可以通過(guò)動(dòng)熱平衡方法減小振動(dòng)。動(dòng)熱平衡方法即綜合考慮空載及額定負(fù)荷工況下振動(dòng)分配，人為給轉(zhuǎn)子制造一定的質(zhì)量不平衡，使其振動(dòng)的方位與振動(dòng)變化量（熱矢量）的方向相反，用以抵消部分振動(dòng)變化量，從而使空載、帶功率工況下的振動(dòng)均達(dá)到相對(duì)理想狀態(tài)。通過(guò)計(jì)算和多次測(cè)試在#3位安裝配塊420g∠1250，在#4位安裝配塊300g∠1130，在帶負(fù)荷升速過(guò)程中#3和#4位振幅在20μm以下，滿(mǎn)足機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)需求。(5)在機(jī)組有機(jī)會(huì)檢修時(shí)，就以下幾點(diǎn)進(jìn)行檢查：檢查#4軸承座瓦枕球面接觸以及軸承座與底部臺(tái)板接觸情況，并進(jìn)行了清理和修復(fù)；檢查冷卻水回路，暢通；復(fù)查電機(jī)勵(lì)磁機(jī)的磁力中心，并將其調(diào)整在誤差范圍內(nèi)。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中振動(dòng)的測(cè)試分析與處理，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子熱變形（熱矢量）的是發(fā)電機(jī)運(yùn)行振動(dòng)常見(jiàn)的原因之一，通過(guò)檢修中采用現(xiàn)場(chǎng)熱平衡補(bǔ)償?shù)姆椒?，成功消除了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]茆秋華.核電汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)熱變量分析及處理[J].電工技術(shù)，2017，(2)：99-101.

作者：靳兆文1，劉波2 單位：1.南京科技職業(yè)學(xué)院，2.中石化揚(yáng)子石化公司