频谱测振分析仪在汽轮机发电机故障诊断和处理中的应用

维普资讯 http://www.cqvip.com 科技情报开发与经济　文章编号：１００５—６０３３（２００７）３２－０２７２—０２　ＳＣＩ－ＴＥＣＨ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ　２００７年第１７卷第３２期　收稿日期：２００７—０８—２３　频谱测振分析仪在汽轮机发电机故障　诊断和处理中的应用　李锁林　（晋城煤业集团金驹股份公司煤矸石电厂，山西晋城，０４８０００）　摘要：介绍了频谱测振分析仪的测量原理，分析了汽轮发电机组存在的问题，探讨了　频谱测振分析仪在汽轮机发电机故障诊断和处理中的应用。　关键词：频谱测振分析仪；汽轮发电机组；故障诊断；故障处理　中图分类号：ＴＭ６１１．２４　文献标识码：Ａ　平衡工作时转子加重平面巾平衡重量及圆周位置的确定。由于转子上的　不平衡扰动（激振）力可引发异常振动，降低转子扰动力成为处理振动故　障的首选。但对于有规律的变化振动，通过转子上配重可改变振动变化　特征，这就是振动控制。　振动是汽轮发电机组运行最主要的故障之一，严重时会造成振动事　故。目前，对振动事故原因的分析，主要是不定期凭经验和直觉进行，因　而常走不少弯路。为查明振动事故原因，我们采用频谱光电测相技术，对　汽轮发电机进行检测、诊断、处理，取得了良好效果，为汽轮发电机组安　全稳定运行，满供满发奠定了基础。　金驹煤电化公司综合利用发电厂所属成庄分厂有３ｘ６　０００　ｋＷ汽轮　２汽轮发电机组存在的问题　汽轮机设备容量为６　ＭＷ，型号是Ｃ６—３．４３／０．４９，进汽压力３．４３　ＭＰａ．　发电机组，１９９７年投产，２００７年７月份。对２号汽轮发电机进行第一次　大修。大修中发现，汽轮机转子末二级一叶片断约长４０　ｍｉｎｘ７０　ｍｍ，重　９４０　ｇｏ返厂进行更换探伤，找平衡处理。大修后，首次启动带负荷过程中，　发生轴承异常振动。经过对轴承紧力，轴承垫铁的接触，轴瓦间隙，轴瓦　进汽温度为４３５℃，调整抽汽压力为０．４９　ＭＰａ，临界转速为ｌ　６２５　ｒ／ｍｉｎ。发　电机设备容量为６　ＭＷ，型号是ＱＦ一６—２，额定电压为６　３００　Ｖ，额定电流　为６８０Ａ，励磁电流为２３８Ａ，功率因数为０．８，临界转速为ｌ　９６０ｄｍｉｎ，主　要振动特征是：　与轴颈的间隙，联轴器中心，轴颈扬度等检修关键数据进行复查，未发现　问题。我们采用频谱测振分析仪对发电机组进行检测，收到良好效果。　（１）３　０００ｄｍｉｎ空载，机组轴承振动比大修前明显增大，２号、３号轴　１测量原理　汽轮发电机组振动只有能测量振动相位，具有振动信号频谱分析的　承水平方向振动幅值达到４５　ｍ一５７　ｍ。　（２）启动升速过程巾，２号、３号轴承振动值在２　５００　ｒ／ａｒｉｎ，以前均不　超过３Ｏ　ｍ，而一过２　５００　ｒ／ｍｉｎ，转速上升和轴承振动同步上升。　（３）机组带负荷后，２号、３号轴承振动呈上升势态，最大轴承振动在　２．８　ＭＷ负荷工况下２号、３号轴承水平方向振动幅值达到５８　ｍ＿６８　ｍ。　（４）机组满负荷工况下（６　ＭＷ），２号、３号轴承水平振动幅值有所下　仪器可进行振动故障诊断。由于机械振动由带方向的力引发，带振动相　位测量的仪器可测出振动的激振力与转子上圆周向同定光靶（磁靶）之　间的夹角，这便是振动相位。测量原理见图１。　降，但仍然超过５Ｏ　ｍ。表ｌ是汽轮发电机组振动标准。表２是汽轮发电　动　机组大修前后的振动数据。图３是９月ｌ７日转速与振动曲线，图４是９　月ｌ７日负荷与振动曲线。　３应用频谱光电技术检测和诊断及处理　应用频谱光电测相。测振技术分析。朋频谱光电高精度分析仪对机　图１振动相位测量原理图　组轴承振动外特性、空载３　０００　ｒ／ｍｉｎ和轴承振动进行细致的测量。分析　通常设备使用的测量轴承座幅值检测的测振仪无振动相位测量功　诊断为机组轴系扰动力变化（换汽轮机叶片和汽轮机转子低速动平衡）　表ｌ汽轮发电机组振动标准　能，无法进行振动故障诊断，只能进行幅值检测。　由于汽轮发电机组是一个复杂的机械系统，有多种激振力，振动信　号是一个综合响应，表现的出是一种混频振动（见图２）。　１　５００　３　ｏｏ０　汽轮机转速／（ａｍ　）　良好　５Ｏ　ｍ及以下　２５　ｍ及以下　合格　７Ｏ　ｍ及以下　５Ｏ　ｍ及以下　表２成庄分厂２号汽轮发电机组大修前后振动数据瓦　＋　（　ｍ）　２瓦　３瓦　４瓦　时间　项　垂　水　轴　垂　水　轴　垂　水　轴　垂　水　轴　３瓦　目　直　平　向　直　平　向　直　平　向　直　平　向　东边　每转一次的简谐振动每转二次的倍频振动　混频振动　图２振动信号频谱形成示意图　振动信号的频谱分析在振动故障诊断巾发挥重要作用．许多振动的　（７月９日）　大修前　６　ＭＷ　ｌ８　ｌ７　２０　６　２６　９　ｌ８　２７　７　８　ｌ５　ｌ２　ｌ８　３６　２２　２５　４４　１９　３２　５５　１４　１０　２４　４３　大修后８月　６　ＭＷ　２日（１次）　８月３０日　４．故障可以通过频谱查出故障原因。例如：发电机转子匝间短路会在轴承　上产生每转２次变化的振动响应；转子不平衡重量会在轴承上产生每转　１次变化的振动响应；转子轴承系统失稳起始会在轴承上产生每转ｌ，２　８ＷＭ　４２　２６　１９　３８　４６　３５　５４　５６　５８　３　３６　４４　６２　（２次）　６　ＭＷ　ｌ８　２９　Ｊ８　２４　４６　ｌ８　３５　５６　Ｉ２　８　２５　２ｌ　７３　次的振动响应等。振动相位测量还有一个擞重要的功能是现场轴系高速　２７２　维普资讯 http://www.cqvip.com 李锁林频谱测振分析仪在汽轮机发电机故障诊断和处理巾的应Ⅲ　本刊Ｅ—ｍａｉｈｂｊｂ＠ｍａｉｌ．ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ实践与创新　加上大修后不可避免的转子支承条件变化，使发电机转子制造残余不平　衡。原来存大修前轴承振动上反应不灵敏，大修后变得灵敏了，由此而造　成轴承超标振动（见图３、图４、图５）。　由于该机组的轴系振动力和支承条件不可能恢复到大修前的状态，　因此，只能采取降低发电机转子制造厂残余不平衡的办法。通过汁算发　电机转子残余不平衡，对３号轴承造成作．【ｆＩ力为１１　８４０　Ｎ，要使轴承振动　暑　ｉ　转速／（ｒ／ｍｉｎ）　图６　９月１９日即调整后启动过程测２号机３瓦振动曲线　鞲　降到２Ｏ　ｍ以下，须降低轴承力６７５　Ｎ，推算发电机平衡槽的平衡重块　质量约为０．３１　ｋｇ，通过３个方案的优选，降低发电机转子扰动的第一预　设方案：在发电机的励磁端３２Ｏ。点上加重平面配重Ｏ－３ｌ　镶嵌固定处　转速／（ｒ／ｍｉｎ）　理。　图３　９月１７日转速与振动曲线　在实施配重过程巾，打开端盖后发现在预测应加重重量的方位上发　７Ｏ　电机制造厂已经装有２３块（约０．７　ｋｇ）平衡重块。预测方案与制造厂配重　６Ｏ　空隙的吻合，进一步证明该发电机的转子制造时存在质量不平衡，而且　王５Ｏ　翌４Ｏ　残余不平衡较大。由于对设备整治检修质量，检修工艺相当严密，在前期　羹　３０。　检修高质量的基础上，使用频谱光电精密分析仪处理异常振动，一次配　重就能取得良好效果，实施配重后的机组在各种工况下，轴承振动控制　ｌＯ　在２５　Ｉｘｍ以下，彻底解决了２号汽轮机组异常振动故障。实际加上配重　Ｏ　后，基本上取得预期效果。至此２号机组故障诊断和处理便结束（见图６　负荷／ＭＷ　的９月１９日曲线）。　同４　９月１７日负荷与振动曲线　４结语　５Ｏ　４５　经应用科学频谱光电测相、测振新技术，分析、诊断、准确处理汽轮　ｃ　４Ｏ　ｉ－３５　发电机异常故障振动，使成庄分厂２号汽轮发电机组经过７２　ｈ的试运，　齑３蠢蕃２　Ｏ　投入正常运行，机组各轴承振动值符合《电力工业技术管理法规》巾规　定，达良好效果。　（责任编辑：胡建平）　ｌＯ　Ｏ　第一作者简介：李锁林，男，１９５７年４月生，１９９７年毕业于华北电力　转速／（ｒ／ｍｉｎ）　大学电厂热力动能工程专业，助理工程师，晋城煤业集团金驹股份公司　煤矸石电厂，山两省晋城市，０４８０００．　图５　９月ｊ７日即涮褴前启动过程测量２号机３瓦振动曲线　Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ－ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ａｎａｌｙｚｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｆａｕｌｔｓ　Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ　ａｎｄ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ＬＩ　Ｓｕｏ—ｌ－ｎ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ—ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ａｎａｌｙｚｅｒ，ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｕｒｂｏｓｅｔ，ａｎｄ　ｐｒｏｂｅｓ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ—ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ａｎａｌｙｚｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆａｕｌｔｓ　ｄｉａｇｎｏｓｉｓ　ａｎｄ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ．　。　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｓｐｅｃｔｕｒｍ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ—ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ａｎａｌｙｚｅｒ；ｔｕｒｂｏｓｅｔ；ｆａｕｌｔｓ　ｄｉａｇｎｏｓｉｓ；ｆａｕｌｔｓ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　（上接第２７１页’Ｔｈｅ　Ｓｈａｆｔ　Ｂｅｎｔ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ　＆Ｆｌ００ｄ—ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｃａｖｅ　ｏｆ　Ｚｈａｎｇｆｅｎｇ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ＹＩＪｕｎ－ｆｅｎｇ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｅｎＣＣＳ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｌ’ＳＨＩｌｌＳ　ｕｐ　ｔｈｅ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｒｅｅ　ｌｌｌａｉｎ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍｗｏｒｋ，ｒｅｉｒｌｔｏｒｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｂｅｎｔ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｂｅｎｔ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ＆ｆｌｏｏｄ—ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｃａｖｅ；Ｚｈａｎｇｆｅｎｇ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　２７３