#2发电机振动原因分析及处理过程
针对法国阿尔斯通公司330MW机组发电机振动问题进行分析，将振动处理的经过进行论述，找出造成振动的主要原因，供分析同类型问题时做为参考。
[关键词] 发电机 振动 维修处理
1 #2发电机振动产生经过
蒙达公司#2发电机组系北重-阿尔斯通公司生产的T255-460型，该机组采用自激式旋转二极管无刷励磁系统，冷却方式为水-氢-氢。#2发电机组于2003年3月份进行了投产后的首次标准性大修，修前未发现机组有任何异常状况。在4月30日机组启动并网后各运行参数正常。第二天巡视发现励磁机端盖垂直振动值达0.14mm。已经严重超出了振动监督的合格范围，随即停机进行了检查处理。以下详细介绍处理经过及原因分析。
2 前两次处理经过及原因分析
2.1 2003年5月1日停机后，根据出现振动的部位分析，主要集中在励磁机本体处。而且励磁机的电枢是悬挂在发电机转子端部，造成振动的可能性极大。励磁机解体后检查未发现安装有异常情况，重新校核联轴节的螺栓力矩为1470N.m，励磁机电枢外圆端部摆度测试值如表1
表1 励磁机电枢外圆端部摆度数值
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对应点 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
数值（mm） |
0.01 |
0.03 |
0 |
-0.04 |
-0.06 |
-0.03 |
-0.03 |
-0.01 |
两对称点的代数差均小于0.08mm（标准），说明该点的安装质量符合要求。励磁机装复后冲车至3000r/min，励磁机端盖垂直振动值达0.22mm。根据振动情况可以看出励磁机检查未出效果。随后邀请西安热工研究所专家来厂协助诊断，为了尽快消除振动，对励磁机电枢端部平衡块进行了配重试验，通过3次增减电枢端部平衡块，使得振动消除发电机#7、#8瓦处的轴振和瓦振明显降低，于2003年5月14日，并网带负荷运行，启动后振动测试数据如表2
表2 首次带负荷的振动测试值
|
名称 |
负荷 MW |
#7瓦 |
#8瓦 |
端盖 | |||
|
⊥ |
= |
⊥ |
= |
⊥ |
= | ||
|
瓦振 μm |
120 |
14 |
20 |
23 |
37 |
60 |
47 |
|
280 |
0 |
15 |
18 |
7 |
7 |
32 | |
|
轴振 μm |
120 |
31 |
29 | ||||
#2机组启动后，经有关专家和蒙达公司专业人员共同分析，一致认为造成发电机振动的主要原因为
1）发电机和励磁机内部存在碰磨，集中表现在励磁机电枢部位；
2）汽轮发电机组存在膨胀不均匀和热变形。
2.2 #2机大修后从5月14日启动后运行至7月份，发电机振动未发现异常情况。当进入夏季高温时，发电机的冷、热氢温度提高大约15℃，此时发电机
的振动发生了明显的变化，2003年10月14日测试振动的结果如表3
表3 机组运行5个月后的振动测试值 ,
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负荷 MW |
轴振（μm） |
瓦振（μm） | ||
|
#7 |
#8 |
#7 |
#8 | |
|
330 |
65.5 |
54.3 |
68.2 |
112 |
对运行中振动跟踪结果进行分析，得出以下结论
1） 发电机内氢气温度对励磁机振动的影响特别敏感，振动大小随着氢气温度的变化而变化
2）机组无功负荷的变化，对励磁机振动的影响也较大。#2机组的无功负荷一般只保持在30Mvar左右，无功负荷升高后励磁机的振动明显增大。
运行一段时间后，励磁机的外部振动再次达到0.11mm左右。根据现场的实际情况，于2004年3月16日停机小修，再次对励磁机振动进行处理。励磁机揭盖检查后在其端部增加平衡块75g，发电机#7、#8振动分别降至0.012mm至0.016mm，通过配重后调整氢气温度和无功负荷，运行不久以后励磁机部位的振动值又上升到了0.13mm，发电机组在振动超标的情况下维持运行。
3 #2机组B级检修中对励磁机振动的分析及处理
3.1振动影响着整个汽轮发电机的安全可靠运行，而且超过允许值的振动将带来许多危害,大致可以分析为以下几个方面：
1）引起动、静部分磨擦，并且加速这些部件的磨损，产生偏磨。
2）使某些部件产生过大的动应力、导致疲劳损坏，其中以轴瓦钨金碎裂及烧损轴瓦居多。
3）使汽封、油封间隙加大而降低机组热效率。
4）引起某些坚固件的断裂和松脱，如轴承座地脚螺栓断裂、松动。
5）使定子铁芯叠片或定子绕组绝缘损坏引起短路
根据水电部对3000r/min的汽轮发电机的轴承振动幅值的规定如表4：按这一标准规定判断，#2励磁机的振动处在不合格的范围内，这将对发电机组的运行造成极其严重的危害，所以，必须停机进行振动处理。
表4 汽轮发电机的轴承振动标准
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转速（r/min） |
优 |
良 |
合格 |
|
3000 |
20μm以下 |
30μm以下 |
50μm以下 |
3-2 前次大修中发电机存在并处理的异常情况
1） 发电机#7瓦轴颈处有3道划痕，其中最严重的一处宽4mm，深2.5mm，对该划痕进行了微弧焊处理，并更换#7瓦。
2） 汽轮机的高、中压缸前后轴封及隔板汽封有磨损，对磨损严重的汽封进行更换，整个通流部分间隙调整在标准范围内。
3） 低、发中心高低偏差0.75mm，对发电机两侧基础进行的调整，使中心高、低差达到标准要求0.04mm，左右0.00
4） 励磁机电枢与发电机转子连接的剪切销钉中有一个犯卡，通过检修现场的手段未能拔出，原位进行了回装。
5） 经试验检测出有3个旋转二极管反向耐压超标，用天平称重后保证质量不变的情况下进行更换,避免由于质量不平衡造成振动。
根据上次大修中发电机存在以及处理的问题，分析了造成机组振动的原因，决定利用#2机组B级检修的机会对发电机进行解体检修，对机组的振动问题做一次彻底处理。
3-3 B级检修中对发电机振动的处理经过
发电机长期在振动超标的情况下运行，造成的危害是显而易见的，这样下去对机组安全稳定造成极大的危害。北方联合电力公司会同北京汽轮电机有限公司的相关专业人员，组织召开了#2机组处理振动的专题会议，决定进行发电机解体检查,并且对转子返厂做动平衡试验。
3.3.1停机前做发电机空载无励磁状态下的振动测试，结果如表5：
表5 2005年大修前空载测试振动
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负荷 MW |
轴振（μm） |
| ||
|
#7 |
#8 |
#7 |
#8 励磁机 | |
|
0 |
17.9 |
42 |
18 |
26 60 |
瓦振（μm）
3.3.2转子匝间短路故障录波未发现异常
3.3.3发电机解体后检查处理的项目及内容
1）发电机转子返厂，进行了转子单独以及转子与电枢一体的动平衡测试，动平试验完全合格。
2）转子回装前的绝缘电阻，直流电阻及交流阻抗测试合格。
3）对#7瓦轴颈处微弧焊处理的划痕进行检测，发现其中一处高出0.14mm，经过研磨后使轴颈光滑并达到一致
4)#7轴承下瓦钨金局部受损，将#7轴承更换为原始安装时所用的轴承，并对轴承球面进行刮研，使得接触合格。
5）励磁机电枢与转子连接的剪切销钉间隙稍大，所有销钉重新制作并更换。
6）发电机定子绕组端部振型模态试验及引出线的固有频率测试均合格
7）冷却器内部固定螺栓检查，紧固状态良好
8）发电机定子调整垫片原为多个铁皮垫叠加，本次检修全部更换为不锈钢垫片，而且每处不超出三片，沿发电机纵向呈阶梯状布置，左右厚度完全相同。
9） 发电机与低压转子重新调中心，二者圆周差<0.005mm，端面差<0.005mm，对轮连接后调整其同心度<0.03mm
3.3.4运行中转子匝间短路故障录波未发现异常
3.3.5励磁机安装的关键点
#2发电机组的励磁机是旋转无刷励磁系统，励磁机悬挂在发电机的转子端部，励磁机电枢对发电机的振动影响特别大，所以励磁机安装过程中有以下一些工序应严格要求；
1）电枢安装如图1所示，d和d1直径尺寸差值（即间隙）应≥0.6mm，若<0.6mm，应修整导杆绝缘层
外圆（d）
2） 电枢安装后慢转动转子，用百分表检查图2中A、B、C、C、D、E、F各部位的外圆跳动偏差，C点部位外圆跳动两对标称点的代数差应≤0.20mm，间隙K≤H1-H。将各组数据调整在合格范围.。
3）励磁机电枢的安装。检查电枢所带的平衡块一定要紧固，轴销与销孔只有0.01mm的间隙，否则会造成安装困难或晃度过大。
4）转子接地检测装置回装时，要将发射器底座边缘与止口配合好，避免发射器装偏，引发励磁机的摆动。
4、结论
引起汽轮发电机组振动的原因有很多，主要有电磁和机械方面。发现振动超标后一定要仔细判别振动原因。
4.1为了确定是否属于电磁方面的原因，首先应观察三相电流是否平衡，如不平衡则产生100HZ的振动；其次，再保持负荷值一定，在较大范围改变励磁电流，观察励磁电流对振动的影响，如果随其变化，振动也急剧变化，就表明振动原因是转子绕组存在匝间短路。
4.2为了确定是否属于机械方面的原因，可保持励磁电流一定，若振动随着有功负荷变化，则表明振动是由于机械原因引起的，通常应在汽轮机上或在汽轮机与发电机联轴部位上寻找原因，如果振动值较大，而且不随励磁电流或负荷的变化而变，这种现象也属于机械原因引起。转子旋转产生的机械振动。主要表现为50HZ和100HZ两个频率；50HZ的振动主要由转子不平衡引起，并通过轴承、端盖伟给机座，减小的办法就是提高转子大齿和小齿两个方向的刚度不同引起的
4.3机组检修后的安装，一定要严格按照质量标准和工艺要求进行，技术数据调整在合格的范围内，尽量避免由于安装、调试的质量原因而造成振动，使发电机组在优良振动的条件下稳定运行。
| 公司名称： | 湘潭电机修理厂(湘潭电机维修中心) |
| 联 系 人： | 胡经理 |
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