摘要：9FA燃气机组凝结水泵电机工频和变频运行工况下轴承振动值都不合格。电动机转子做动平衡试验后工频运行时轴承振动值合格；变频运行时，个别工作频率下轴承振动不合格，采取增加配重和横向支撑的方法使变频运行振动值降低到合格范围。
关键词：工频电机；工频运行；变频运行；配重；横向支撑
1、引言
某燃气电厂的9FA燃气机组由美国GE公司制造，采用“二拖一”单轴系结构型式，燃气轮机和蒸汽轮机共同拖动发电机运行并网发电。天然气和压缩空气在燃气轮机混合燃烧产生高温高压气体冲动燃气轮机带动发电机运行发电。燃机轮机排出的高温气体排到余热锅炉加热锅炉炉水，余热锅炉产生蒸汽冲动蒸汽轮机再次带动发电机运行发电。蒸汽轮机排出的蒸汽经过凝汽器凝结成水后由凝结水泵排出，再经过给水泵送回到余热锅炉再次使用。
机组设计一运一备2台凝结水泵，立式安装，2台凝结水泵电机共用一套6 kV变频器。凝结水泵电机有2种运行方式，正常运行方式采用比较节能的变频运行，变频器故障时保护装置自动切换到备用电动机工频运行。凝结水泵电机是按工频运行设计的，在变频运行工况下，某些运行频率下轴承振动值不合格。
2、电动机振动不合格的原因及危害
2.1 电机振动产生的原因
振动原因主要有电磁、机械和机电混合等三方面的原因。电磁方面的原因有三相电压不平衡，三相电动机缺相运行，定子铁心变椭圆、偏心、松动，定子绕组断线、接地、匝间短路、接线错误，定子三相电流不平衡，转子铁心变椭圆、偏心、松动，转子笼条与端环开焊、转子笼条断裂，绕线错误等。机械方面的原因有转子不平衡，转轴弯曲，定、转子气隙不均和磁力中心不重合，轴承故障，基础不平、强度不够，电动机机构强度不够，共振，地脚螺丝松动，电机风扇损坏，联轴器损坏、连接不良、中心不准，负载机械不平衡，松动，系统共振等。电机混合原因有电动机定、转子气隙不匀，引起单边电磁拉力，电动机轴向串动，电动机与负载连接齿轮、联轴器故障，电动机本身结构有缺陷或有安装方面的缺陷。
2.2 振动不合格对电动机的危害
振动不合格会使电动机绝缘降低、轴承和负载设备损坏。振动力会使电动机绕组摩擦产生粉尘（俗称黄粉），使绕组绝缘缝隙扩大，使外界粉尘和水分入侵其中，造成绝缘电阻降低和泄露电流增大，最终造成绝缘击穿事故。其次，电动机振动过大，会使轴承温度过高，促使轴承润滑介质逐步劣化，恶性循环，最终使轴承损坏。再其次，电动机过大的振动力会传递给负载使负载运行工况变坏，负载和电动机的振动相互影响，最终使电动机和负载设备都出现故障。
3、凝结水泵电机振动不合格异常分析处理
3.1 凝结水泵电机振动不合格的事件经过
某燃气电厂凝结水泵电机由湘潭电机厂制造，型号YKKL450-4TH），按工频运行方式设计。2台凝结水泵电机一台采用变频器调速节能运行，另一台处于工频备用状态，变频器出现故障时，保护动作切换到另一台工频运行。凝结水泵电机A在变频运行期间，个别工作频率下出现轴承振动值不合格现象。机组满负荷（350MW）运行时，运行频率38HZ工况下，电机振动最大值0.18mm，超出标准0.085mm。停机后将凝结水泵电机A切换到工频空载试运，电机上轴承振动值最大值0.15mm，仍然超出标准0.085mm。
3.2 电动机轴承振动不合格的处理
将电机解体进行检查，定、转子铁芯正常，没有椭圆变形，定子绕组无松动现象，转子鼠龙条无断条，和转子端环无脱焊；更换电机上、下轴承后回装进行工频空载试运，电机上轴承振动值仍然不合格。再次解体电机，抽出转子进行动平衡试验，增加配重，再次更换电动机上、下端轴承，测量轴承相关配合尺寸合格，电动机回装后工频空载试运振动值为0.023mm，工频带负载试运振动值为0.05mm，试运合格。
将该电机切换到节能变频模式试运，频率在35HZ时，电动机振动最大值为0.10mm，振动值不合格。机组停机后在电机顶部安装2个沙箱，在沙箱增加沙袋配重，电机工频空载试运振动合格，负载变频试运，频率在35HZ时，电机振动最大值为0.09mm，频率在42HZ时，电机振动最大值为0.17mm，仍然不合格。在运行状态下，在A、B电动机间上部增加两根可调长度的刚性支撑，运行人员改变电动机运行频率，现场动态调整A、B电动机间的撑力，同时调整沙箱的沙袋配重数量和配重位置（如图1：沙箱和横向支撑安装位置），最终使电动机在各频率下运行的振动值都小于0.085mm，振动值最大为0.07mm，运行状态良好。
图1：沙箱和横向支撑安装位置
3.3 电动机轴承振动不合格的原因分析
凝结水泵A电动机在工频下空载试运轴承振动不合格，更换上、下端轴承，转子做动平衡试验增加配重后轴承振动值合格，振动不合格的原因可能是轴承质量不良或轴承安装工艺不规范，也可能是转子不平衡的原因，后者的可能性比较大。电动机在变频下运行轴承振动不合格，原因可能是工频设计的电动机在变频工况下运行出现频率耦合产生共振，从而使振动超过允许值。
4、异常处理吸取的经验教训
4.1 大型发电企业的电动机在变频运行模式工作频率在30～45HZ之间。工频设计的电动机在变频模式下往往会出现频率共振造成电动机振动值不合格，对于立式安装电动机可以采取在电动机顶部增加配重，在电动机中上部增加横向支撑的方法来加以振动抑制，通过动态调节配重和横向支撑使电动机在各工作频率下振动值都合格。
4.2 为了节约能源，如果设计的时候电动机选择变频运行，建议基建时采购变频设计电动机，要求电动机在满足变频运行的同事也满足工频运行。
使电动机端部绕组绑扎线松动，造成端部绕组产生互相摩擦，绕组绝缘层磨损
参考文献：
[1]电机振动的危害、原因及判断和排出故障的方法[Z]
[2]运行规程-电气分册[Z].福建：福建晋江天然气发电有限公司，2017：92
作者简介：
王平（1974 —）男，汉族，贵州盘县人，大学本科，工程师，现从事燃气-蒸汽联合循环机组的电气设备点检管理，项目及预算管理等工作。
论文作者:王平
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
标签：电动机论文; 电机论文; 轴承论文; 不合格论文; 转子论文; 水泵论文; 频率论文; 《电力设备》2018年第32期论文;