25MW机组振动故障原因分析及处理措施

摘要：本文针对某石化公司25MW汽轮发电机组励磁系统改造后出现3号轴承振动大的故障进行了现场测试分析，并对发电机转子进行动平衡试验，解决了壤机组的振动问题，确保了机组安全稳定运行。

关键词：气轮发电机组；振动；故障诊断，动平衡

1、前沿

某石化公司25MW汽轮发电机组的汽轮机为C25-8.83／0.98-I型，单缸、单轴、单抽汽、凝汽式汽轮机，额定功率25MW，最大功率30MW，额定抽汽量90t／h，最大抽汽量110 t／h；发电机为QF 30 2型空冷发电机，1999年投产。机组轴系有汽轮机转子、发电机转子、励磁机转子和五个轴承，2～3号轴承座落在排汽缸上，汽轮机转子、发电机转子、励磁机转子通过刚性联轴器连接。该机组为公司主力发电机组，承担着公司化工生产装置的供电、供汽任务，该机组运行状况的好坏，对公司化工生产装置的影响很大。

2、机组振动情况

该机组大修过程中，对部分汽封进行了更换，并对发电机励磁系统进行了改造，将原无刷励磁系统改造为自并励微机励磁系统，同时取消第5号轴承和励磁机转子，发电机转子返回武汉汽轮发电机厂更换集电环并进行高速动平衡试验。

大修后首次冲转开机，升速至1200r／min暖机过程中，2、1、3号瓦先后发生动静碰磨，机组过临界时3号瓦和2号瓦振动超标，过临界时3号瓦垂直振动为1 30μm，2号瓦垂直振动为56μm，3000r／min时3号瓦垂直振动超标，达69μm。升速过程中的数据如下表所示。

3.机组振动原因分析

3.1发电机转子平衡状况欠佳

取消励磁机后，发电机转子返厂进行高速动平衡处理，开机升速过程中，发电机转子轴承振动仍然较大，特别是过临界时3号瓦振高达130μm，这说明发电机转子平衡状况欠佳，仍然存在较大的一、二阶不平衡分量。

3.2汽封碰磨

机组大修中，通流部分更换了侧齿汽封和梳齿汽封，为提高机组效率，汽封间隙调整以设计值下限为准，开机升速过程中，转子受热膨胀，汽封间隙减小，汽轮机内部发生动静碰磨，导致机组升速过程各瓦振动异常增加。

3.3发电机端盖碰磨

机组大修中，更换了发电机端盖垫片，端盖安装过程中，发电机转子与端盖间间隙调整不均匀或小于设计值，开机升速过程，转子与端盖发生碰磨，导致机组轴瓦振动增力口。

3.4轴承座连接刚度不足

开机升速过程中，发现3瓦轴承箱与基础台板间存在0.05～0.10mm间隙，减少了轴承座的连接刚度，引起3瓦振动异常。

4，机组振动处理措施

4.1停机拆除发电机端盖，调整发电机转子与端盖间隙在设计值范围内，并对碰磨部位进行修磨处理。

4.2消除轴承座与基础台板接合面间隙，在轴承座下增加0.10mm的不锈钢垫片，并对3号轴承地脚螺栓进行紧固处理，处理后3号轴承垂直振动约下降6～9μm，3号轴承水平振动基本未变化。

4.3缩短机组空载时间，提前做好并网前准备工作，避免排汽缸温度升高引起3号轴承标高上升使各瓦负载发生变化，使汽封间隙减小导致动静碰磨。

4.4对轴系进行动平衡处理。据振动数据、波特图、频谱图分析可知，2、3轴瓦振动值超标主要为基频振动，属于转子不平衡离心力激振，即2、3号轴瓦振动大主要是由转子不平衡引起，需进行热态动平衡处理。按照影响系数法计算得出发电机转子两侧加重方案。

第一次加重：在发电机转子风扇平衡槽内对称加重，3号侧加重420克，4号侧加重404克，由于3号轴承座小台板有脱空现象，在小台板处加0.10～0.15mm垫片，加重后开机，过临界时3号瓦垂直振动43μm、4号瓦垂直振动21μm，3000r／min时3号瓦垂直振动39.0μm、4号瓦垂直振动7μm。

第二次加重：在发电机转子风扇平衡槽内原加重位置，3号侧增加250克，4号侧增加270克，加重后开机，过临界时3号瓦垂直振动36“m、4号瓦垂直振动15μm，3000r／min时3号瓦垂直振动30μm、4号瓦垂直振动5μm。

第三次加重：在发电机转子中心环平衡槽内相对于第一次加重位置逆转向10位置加重，3号侧增加340克，4号侧增加420克，同时在发电机转子风扇平衡槽内相对于键相逆转90(3号侧)反对称加重2 180克，加重后开机，过临界时3号瓦垂直振动6.9μm、4号瓦垂直振动5μm，3000r／min时3号瓦垂直振动50μm、4号瓦垂直振动4.5μm。

第四次加重：去掉反对称加重的2180克，在发电机转子中心环平衡槽内相对于第三次反对称加重位置顺转向90位置，反对称加重2 340克。加重后过临界和工作转速下的振动优良，动平衡工作结束。

5.处理后效果

发电机转子通过现场动平衡处理后，基本消除了转子的不平衡，发电机转子平衡状况优良，机组轴系振动优良，机组可以正常运行。

6、结束语

经过振动测试、分析及处理，机组振动超标故障得以有效消除，各测点振动值达到了较高标准，机组顺利并网发电。3号轴承座垂直刚度较差，需要在下次检修时进行处理；发电机转子平衡槽内加重太多，总重超过7千克，而且加重基本在同一方向，需要与制造厂进一步分析发电机转子返厂改造后平衡状况发生巨大改变的原因，并利用检修机会检查发电机转子是否存在大轴弯曲现象，通过更深入的分析并采取有效的措施，进一步降低机组振动。