广东粤电大埔发电有限公司
质量不平衡导致发电机组运行中振动严重，现场调试环节发现，采用有效的现场动平衡技术，能够有效解决发电机振动过大的问题。对发电机运行情况及转子运作状态进行及时了解，为解决发电机平时运行中的问题，技术人员采用动平衡调试的方法，全面了解发电机振动问题的影响因素，从而为改进抽汽式汽轮机提供技术参考。
1.抽汽式汽轮发电机组概况
1.1发电机组
发电机组采用的是隐极型三相同步发电机组，型号为QF-25-1，额定负荷为25000KW，额定转速为3000r/min，运行频率为50HZ。汽轮机端为顺时针方向，运行中冷却方式主要为封闭式循环通风冷却，机组内还加设空气冷却器来冷却空气[1]。
1.2汽轮机
汽轮机为单杠、高压、可调压抽汽式汽轮机，型号为C25-8.83/0.981，额定负荷：25000KW，额定转速：3000r/min，运行时最大功率可达到30000KW[2]。汽轮机转子临界转速为1805r/min，极数由一级单列调节级和十九级压力级组成。下图为抽汽式汽轮发电机组示意图。
2.抽汽式汽轮发电机运行中的故障
轴承形式：某技术人员通过仔细检查抽汽式汽轮发电机运行状态，了解到1号汽轮发电机的轴承落在前台板上，而2号汽轮发电机的轴承直接与后气缸相连。检测发动机功能的环节，技术人员使用DBA-2A型动平衡分析仪、便携式振动仪等设备，及时展开汽轮发电机振动故障监测。严格按照《电力工业技术管理法规》来明确汽轮发电机组轴承振动标准，并在运行过程中对发电机振动故障处理流程进行了有效调整，但是机组振动标准一直未变。检测中发现汽轮发电机振动故障的原因主要为以下几点：（1）平时工作中缺乏对螺栓状态的检查，长时间的运行导致连接螺栓松动；（2）基础台板与基础面基础不良：因二次灌浆操作不合理、基础台板垫铁过高，从而导致台板垫铁间距变大[3]。在焊接环节，垫铁与台板之间的焊接不牢固，发电机运行环节，垫铁位置移动，从而降低了轴承座水平和轴向动刚度，在强度的振动过程中，轴承的动刚度再次降低，致使轴承座漏油。
3.抽汽式汽轮发电机的动平衡调试过程
分析不平衡模型：为确保抽汽式汽轮发电机动平衡调试的有效性，技术人员采取实验方式，及时了解不平衡引起震动的机理，以此为基础，确定发电机轴承振动研究对象。构建不平衡模型的环节，进行相应假设：单圆盘安置于发电机两轴承之间，在分析柔性轴的环节，不计质量，轴刚度是弯曲刚度，其值不大于刚性支撑。圆盘重力作用下，轴承位置发生移动，并且变形严重，扰曲线不易控制，确定圆盘转动中心，明确坐标轴，根据原点坐标信息推测，圆盘质心可能与圆盘中心重合，此时得到的扰曲线的值与之前的值是一样的。假设：圆盘质心不与转轴重合，那么圆盘质心存在偏差的可能性很大，当圆盘以角转速移动时，圆盘质心的运动过程会在坐标轴上形成投影。
动平衡的调试思路：采用向量法进对抽汽式汽轮发电机进行动平衡调试，保持发电机平衡转速一定，同时选取具有代表性的振动向量作为调试中的主要数据。先在转子上施加重量，根据重量施加后振动向量的变化来掌握加重时振动的影响系数，以此信息得出重量施加环节的平衡重量。振动向量是动平衡调试中的主要数据，因此要重点考虑振动向量的选取问题，在合适位置增加重量，采取一次性加重的方式，在实际工作中不能将同型转子的影响系数认为是常数，将加重与再加重角度相差不大时的关系认定为线性关系，假设加重与再加重角度相差很大，此时线性关系作为明显。分析振动幅值的环节，技术人员采用矢量运算法进行计算，将加重时转子上键相位置设定为零点，待加重角度发生变化后，及时根据仪表测量原理来选择转子转动是以顺转方式还是逆转方式。动平衡测量中，技术人员根据实际情况采用的是对称加重法，以成组加重方式进行动平衡测量，在此环节，整个振动系统需满足叠加定理，只有这样方可保障振动幅度的稳定性。先了解成组加重时的影响系数，及时确定加重的大小和相应位置，以此信息计算机组加重时一端的质量大小，将试加重质量作为成组加重环节的参考依据，转速平衡且稳定，便于采用对称加重方式消除一端的振动，实践中得知，抽汽式汽轮发电机运行中产生的热不平衡的情况，很多时候是因二阶不平衡造成的，因此为避免热补平衡情况的发生，技术人员需采用对称加重方法来校正调试环节的反对称加重。汽轮发电机动平衡调试的关键：发电机的运行功率控制在一定范围内，为提高整个发电机组运行的可靠性，作业人员及时了解不同型号发电机对其动平衡产生的影响程度，在此基础上，掌握最佳的汽轮发电机动平衡控制方式。两端轴承对汽轮发电机起到重要支撑作用，对于调试中发现的：某汽轮发电机轴承落在气缸上的情况，及时考虑发电机运行中的安全隐患，强化热平衡检查，便于及时发现发电机运作环节容易出现的故障问题，以系统的安全性为主要考虑，同时积极配合管理工作，及时处理机组临界转速不稳定的问题，从而避免定子转动时振动偏差。
发电机定速为3000r/min，工频是定速运行状态的主要影响因素之一，及时根据定子转动的实际情况来判定振动故障的影响程度[4]。发电机运行环节，技术人员在进行开机、停机等操作中，出现了速度升高和振动强度增大的情况，及时掌握发电机定子转动时的平衡力，如果转速一定，则发电机组振动幅度较小，这符合发电机定速运行的实际情况。调试中某技术人员发现，其中一台汽轮发电机在转动速度一定的情况下，振动相对稳定，当作用在转子上的力发生变化，定子转速也随之改变，此时振动幅度变大，动平衡不易控制。2号汽轮发电机的轴承在气缸之上，随着气缸内部温度升高，轴承的位置发生改变，随后温度下降的过程中，轴承变化较小，同时发电机的振动呈现不稳定的趋势。发电机组正常运行中，气缸温度最高可达到160℃，待气缸温度上升至160℃，气缸膨胀明显，这符合发电机振动特性，而后由于机组负荷增加，气缸排气时的温度有所降低，因此排气缸膨胀程度减小，同时振动程度也减小了。
4.抽汽式汽轮发电机故障处理
积极掌握振动故障的原因，便于为故障诊断提供有效参考，比如故障检查中，某工作人员了解到，从2号轴承振动的特点来看，转子运行中发生弯曲的原有有很多，比如转轴上应力不够、转子中心进水、转子表面热辐射不足、转轴运行中与水接触，这些原因都会导致轴承振动强烈。气缸轴承膨胀不良，造成转子振动过大，在故障控制的环节，需要以振动超标为主，及时分析故障原因，然后采取有效的故障排查。比如处理2号轴承故障问题时，先要降低发电机转子的振动速度，以减速方式处理热不平衡的问题，根据热平衡原理，同时结合现场动平衡实验，将转子运行中产生的残余热平衡得到有效处理，了解发电机负荷与振动热量的关系，在此基础上，更好的保证发电机运行中的热平衡。根据机组启动时转子的运行情况，及时发现需要检修的部分，及时关注机组运行状态，积极了解振动特性，便于稳定负荷，为确保抽汽式发电机组运行过程的可靠性，及时考虑热弯曲的处理问题，认真检查转子的通风孔是否堵塞，自觉做好发电机组安全检查，认真做好发电机运行环境优化的问题。
5.结束语
本文以某抽汽式汽轮发电机为例，首先介绍抽汽式汽轮发电机组概况，然后分析抽汽式汽轮发发电机运行故障，接着分析抽汽式汽轮发电机的动平衡调试过程，其中包括汽轮发电机动平衡调试的关键，这部分是主要内容，详细介绍抽汽式汽轮发电机动平衡调试中不平衡模型构建、轴承位移、坐标轴、对称加重等内容，最后分析抽汽式汽轮发电机故障处理。因此为提高汽轮发电机运行的可靠性，需及时了解转子运行方式，根据发电机组运行状态，及时进行故障排查和检修。
参考文献
[1]佚名. 对某台抽汽式汽轮发电机的动平衡调试[J]. 机电工程技术, 2018.
[2]刘村. 25MW汽轮发电机组转子现场动平衡调试[J]. 中国机械, 2013(4):142-142.
[3]李卫军, 吴文健, 蔡文方,等. 某轴向排汽式汽轮发电机组异常振动的分析及处理[J]. 浙江电力, 2015(11):8-11.
[4]何新荣, 傅行军, 郭嘉. 某660MW汽轮发电机组调试期间振动故障分析及处理[J]. 汽轮机技术, 2017, 59(1):75-76.
论文作者:刘永恩
论文发表刊物:《科技尚品》2018年第10期
论文发表时间:2019/7/18
标签：汽轮发电机论文; 动平衡论文; 机组论文; 发电机论文; 转子论文; 轴承论文; 气缸论文; 《科技尚品》2018年第10期论文;