摘要：发电机组首次启动发生氢气泄露和机组振动问题属于调试过程中的常见现象，本机组在首次冷态冲转启动中发现发电机氢气泄露较快，轴系振动7号轴承和9号轴承振动较高现象，通过分析密封油系统、发电机轴承等因素采取措施解决问题。
关键词：漏氢；轴振；密封油
1引言
印尼西爪哇岛某超临界1X670MW燃煤电站项目，汽轮机型式为超临界、一次中间再热、单轴、两缸两排汽、反动式、凝汽式汽轮机，汽轮机型号：N660-24.2/566/566，本汽轮机采用哈尔滨汽轮机厂与三菱公司联合设计生产的模式，具有较高的效率和安全可靠性。发电机形式为水－氢－氢冷型机组，型号为QFSN2-670-2型，励磁方式属于静态励磁系统。发电机采用全封闭结构，运行时采用氢气作为冷却介质，通风系统包括风扇和氢气冷却器，通风系统是独立的全封闭结构以防止污物和潮湿气体进入，定子绕组冷却采用水内冷方式，转子绕组冷却采取氢内冷方式。
2现象描述
本项目1×670MW汽轮机发电机组于2017年1月20日进行首次冷态冲转启动，2017年01月21日凌晨2：30汽轮发电机组3000rpm定速，在升速过程中，发现发电机氢气泄露比较快（从290kpa降低至210kpa）。轴系振动7号轴承和9号轴承振动较高，机组定速后7X通频幅值81.5μm，7Y通频幅值86.5μm，9X通频幅值92.8μm，9Y通频幅值112.0μm。
3氢气泄露原因分析
3.1密封油系统运行参数分析
3.1.1密封油系统运行参数
汽轮发电机组从冲转到定速的过程中，油-氢差压基本维持在70~90kpa，发电机氢气压力为210kpa左右，汽端氢侧密封油入口油压280kpa左右，励端氢侧密封油入口油压为220kpa左右，同时励端空侧密封油入口油压为220kpa左右。汽端空侧未安装就地密封油压力表。
3.1.2密封油系统问题分析
发电机励端氢侧和空侧进油就地压力表基本相同，说明密封油系统空侧和氢侧供油平衡阀工作状态良好。汽端空侧就地没有安装密封油进油压力仪表，不利于机组运行过程中对发电机密封油系统运转状态的判断。建议就地安装汽端空侧密封油进油压力仪表，同时就此汽端和励端空、氢侧密封油进油压力表应该选择精密压力仪表，便于读数、对比分析和状态判断。
发电机汽端氢侧密封油供油压力与励端密封油供油压力相差在60kpa，此现象异常。由于氢侧密封油泵出口供油母管分别进入发电机励端和汽端，供油管道阻力相同的条件下，发电机励磁端和汽端进油压力应该相同，而实际两侧压力偏差达到了60kpa，说明两侧供油阻力发生了变化，由于供油阻力主要包括管道阻力和密封瓦与轴间隙而产生的阻力，而汽端和励端两侧密封油供油管道阻力是相同的，因此两侧密封瓦与轴之间的间隙不同而导致进油阻力不同是导致两侧密封瓦进油压力不同的主要原因之一。建议机组停机后检查密封瓦的间隙，确认汽端和励磁端密封瓦间隙是否在设计数据范围内，同时两侧密封瓦安装间隙不应有较大的偏差。
汽端氢侧密封油就地进油压力与发电机内氢气压力差在70kpa，而励端氢侧和空侧密封油进油压力与发电机内氢气压力差在10kpa。因而发电机励磁端氢气密封效果较差。建议检查密封油氢侧和空侧密封油差压信号管道走向，确认氢-油差压信号管走向，确认氢信号管道和油信号管道阻力是否相同。
由于发电机汽端和励端就地进油压力差别较大，如果是发电机密封瓦间隙问题，还需要检查发电机密封瓦浮动油管路，确认浮动油管路没有堵塞或者节流，从而导致密封瓦在机组运行过程中发生卡涩现象。建议机组停机后检查密封瓦浮动油管路。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2发电机轴承座特性试验
2017年1月21日下午，在机组进行空负荷电气试验过程中，进行了发电机的轴承座特性试验，测量发电机定子底座和支撑台板振动数据，发电机轴承座特性试验显示汽端端盖氢侧密封油进油侧端盖中分面盖振达到42μm，发电机定子底座和支撑台板之间最大差别振动达到了32μm。说明发电机定子底座与支撑台板之间连接较差，其中靠近汽端与励端氢侧密封油进油一侧的连接刚度相对较差。建议：检查发电机底座、台板连接螺栓紧力，安装间隙。
3.3振动数据分析
发电机结构壳体振动幅值大小通常与激振力成正比，与动刚度成反比，轴承振动的激振力主要源于发电机转子的不平衡力，从机组定速数据看，7号和9号轴承振动相对较高。从频谱成分中可以看出，7号和9号轴承振动一倍频成分占据了80%左右，说明7号和9号轴承振动主要是由转子自身不平衡引起的。而7号轴承瓦振在机组定速后，瓦振最高为45μm，最低也在30μm以上，而7瓦振动相对而言不算大，因此瓦振大只能是结构刚度引起的。
3.3.1影响轴承动刚度的主要因素有三个方面的因素：
（1）结构刚度，由于发电机轴承是端盖式轴承，与发电机定子相连接，因此该轴承的结构刚度与发电机定子的刚度有关。由于7号轴振定速后基本维持在80μm左右，激振力不算大，盖振达到45μm左右与7号轴振关系较小。
（2）连接刚度，主要是部件连接紧密程度对刚度的影响，通过发电机轴承座特性试验可以知道，发电机定子底座与台板连接刚度较差，说明发电机定子底座与台板连接刚度差是7号轴承动刚度弱的一个主要原因。因此7号盖振较大，很大原因应该与连接刚度差有关。
（3）结构共振，发电机定子外壳作为一个整体结构，其共振频率是固有的，当发生结构共振时，汽端和励端端盖振动两侧应该成同向性，即同端盖两侧盖振均应较大，从轴承特座特性试验可以看出，汽端端盖两侧振动靠近锅炉侧为8μm而靠近A排侧（主变侧）为45μm，两侧相差较大，可以排除结构共振的可能性。
（4）号轴承作为发电机转子励磁机的支撑轴承，励磁机的平衡状态对于发电机7号和8号轴振会有较大的影响，同时由于9号轴振在112μm，振动通频幅值较高，因此可以通过降低励磁机9号轴振，来减小其对发电机7号和8号轴承的影响。
3.3.2分析总结降低发电机7号轴振和9号轴振的主要方法：
（1）调整励磁机轴承侧的标高及对轮达到规范要求；
（2）励磁机侧平衡盘做单平面动平衡试验；
（3）发电机做动平衡试验。
3.3.3降低7号轴承盖振的主要方法为：
（1）检查发电机定子底座与台板的连接刚度以及间隙，调整确认数据在设计范围内；
（2）通过动平衡的手段降低7号轴振，从而降低激振力对轴瓦的影响。
4结束语
发电机组首次启动发生氢气泄露和机组振动问题属于调试过程中的常见现象，在实际调试工作中，除了对故障发生的原因进行深入分析外，还要结合实际运行情况，严格按照相应操作规范与规程运行，同时有针对性的做好检查工作，只有这样才能更好地保证机组的稳定性，从而保证电站的持续稳定运行。
参考文献：
[1] 许怀志.某电厂7号机组异常振动分析处理.汽轮机技术.2009（04）
[2] 张彼德.汽轮发电机组振动故障诊断研究.西华大学学报（自然科学版）.2005（01）
[3] 吴景丰.汽轮发电机组常见振动故障诊断的研究.大连理工大学 2003.
论文作者:鲁显宇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/23
标签：发电机论文; 机组论文; 刚度论文; 轴承论文; 油压论文; 氢气论文; 定子论文; 《电力设备》2017年第19期论文;