摘要：电厂电机在运行中，经常出现异常振动问题，若是异常振动问题得不到有效解决，就会导致电机不同部位出现松动甚至断裂。基于此，笔者在下文中对某电厂电机振动异常诊断处理案例进行了详尽探讨，以期为相关从业人员提供有效参考。
关键词：电厂电机；异常振动；诊断；处理
某电厂发电机组在带负荷状态，电机转子异常振动并不断爬升，导致跳机，致使调试工作无法正常开展。经过详细的、全面的测试诊断，判断其故障原因为：线圈在带载荷状态下因匝间短路致使转子局部发生暂时性弯曲。该原因充分证明了电气动态匝间短路试验结论，在更换转子后，电机振动消失，恢复正常。
一、电机概况
本文列举的电机组，是东方电机厂生产的超临界式660MV电机组，该电机组中的汽轮机型号为N660-25/600/600，同时该电机组中配备有全封闭自通风、水/氢冷却、自开励静止励磁QFSN660-2-22发电机。该机组中，其轴系由LP低压转子、HIP高中压转子、EXC励磁滑环小轴、GEN发电机转子组成[1]。机组中各个转子之间全都由刚性联轴器连接，其中HIP两个支撑轴承为可倾瓦轴承，机组轴系统结构图可见图1。
图1.机组轴系统结构图
该机组自2015年5月底开始进入整套启动调试阶段，电机在升速的过程中，其振动频率在可控范围内，初定速轴系振动较小，经测试，7x轴振动保持在6970μm左右，在定速初期一段时间之后，发动机振动速度逐渐攀升，尤其是7x轴，仅仅定速30min，7x轴振动攀升到119μm左右。在并网后的低负荷承载情况下，7x轴振动不断提升，振动攀升速度稍有放缓，但在高负荷情况下，7x轴振动速度持续加快，直至超过249μm，达到跳机值。跳机后，当机组处于停机惰走状态，电机转子振动显著加强。
一、振动故障分析
（一）振动试验
初步判定，超临界式660MV电机组振动和负荷区间有直接关系，因7x轴在高负荷状态下，振动速度逐步攀升。为进一步探寻故障成因，在调试的过程中，实施了变冷却氢温、变励磁电流、变密封瓦油温试验、动平衡配重试验。
1、变冷却氢温
在变冷却氢温实验过程中，试验将氢冷却器的温度调整到48℃，7x轴振动有着明显变化，由125μm逐步攀升到140μm左右，而8号轴体却未发生较大变化，将氢温度恢复到原始数值后，7x轴振动情况却没有改善，无法恢复到125μm。
2、变励磁电流
8月9日13：20，该电机组负荷为330MV，然后进行变励磁电流试验，将励磁电流逐步调整至3020A，7x轴振动从105μm逐步上升至125μm，振动变化明显，故未继续调整励磁电流。另，当机组满负荷运行的时候，将励磁电流调整到4440A左右，7x轴振动从185μm突然攀升到250μm，试验终止，随后将励磁电流逐步降低，但7x轴振动的情况却并未好转，后将负荷逐步调整到300MV以下，振动频率缓缓下降，但下降趋势不明显。
3、变密封瓦油温
变密封瓦油温试验基本在调试的过程中完成，在试验的过程中，7x轴振动频率较为稳定，试验结果表明，变密封瓦油温改变并不会对振动造成影响[2]。
4、动平衡配重
因试验时间比较紧，在现场进行了一次动平衡配重试验，尝试补偿热态来控制7x轴振动变化，动平衡后低负荷区间振动控制取得一定成效，但是在高负荷区间，7x轴振动仍旧较大，严重超标。后，向厂家咨询，该型号发动机转子在冷态下振动情况可控制，但是在热态下振动平衡状态非常差，试验表明，7x轴振动和动平衡没有直接关系。
（二）振动故障分析
根据以上四次试验分析，总的来说，该发动机机组振动存在以下几个特点：第一，发动机振动频率的攀升和转子励磁电流有着明显的关系，励磁电流增加，转子的振动也突然攀升，而在转子振动增大后，即便是降低电流负荷，振动也不会因此恢复到正常水平；第二，在空载状态下，发动机组电机转子振动幅度不大，但是随着运作时间延长，尤其是7x轴，振动明显攀升；第三，振动成分其余杂波较少，主要以1倍频为主；第四，在振动幅值增长的过程中，振动相位也在逐步扩大，从而导致稳定角度逐步趋同[3]。
综上分析，发电机转子振动异常增长是因为转子热弯曲而导致的不稳定振动，综合分析本机振动变化趋势以及诱发因素，可直接排除冷却系统、磨损等问题，介于励磁电流和电机振动幅度变化关系，可初步判断发动机转子热弯曲的成因主要是因为匝间短路故障，并且电机故障明显是发生在转子受热之后，在励磁电流电压加大的状态下表现非常明显。以此为基础，再进行电气匝间短路试验，试验结果表示，在400MV以上负荷区间，发动机组7/8线圈的动态气隙波形和标准严重不符[4]。鉴于发动机匝间短路故障处理对环境的要求较高，故直接更换发动机转子，解决异常振动问题。
（三）电机转子热变形常见成因以及处理措施
通常来说，导致电厂电机异常振动的原因，常见为“转子热变形”，该故障在发生的过程中，有着明显的特点，转子振动在特定情况下会大幅度增加。但转子热变形的成因较多，转子温度变化、整齐参数变化、励磁电流变化都会导致转子热变形。在确定好电机发电机组速度后，在带负荷的状态下，就极其容易出现转子热变形现象[5]。并且在整个过程中，转子的温度会逐步升高，温度会随着运作时间延长而逐步升高，转子材质内应力逐步得到释放，从而致使转子热变形，最终导致电厂电机异常振动问题屡次发生。而目前，针对“转子热变形”问题的处理，一方面可通过更换转子来处理，另一方面可通过控制转子工作问题来应对[6]。
（四）振动故障处理效果
本文列举的电机机组转子在更换后，于一个月后正式投入使用，在升速的过程中，轴系振动未超过95μm，在额定转速下，轴系振动未超过68μm，振动表现良好。在投入使用三天后，该机组并网带负荷运作，在并网前轴系振动正常，在升速、升负荷的过程中，各个轴瓦振动也相对稳定，经过测试，在满负荷的状态下，该机组轴系最大振动为65μm，而7x轴的最大振动为62μm，多数轴系振动在59μm以下。在带负荷运作的过程中，只有低压转子瓦振动波动情况较为严重，尤其是3号轴承瓦振动从50μm逐步攀升到79μm，后慢慢稳定在46μm左右。这就充分证明，瓦振动波动的原因，主要是因为轴瓦结构的刚性较差，这也是本文列举电机机组的通病。另外，低压轴承坐落在缸体上，所以会受到缸体变形膨胀的影响，其实际振动会随着机组运行时间的延长而逐步变化。
结束语：
综上所述，笔者在上文中对电厂发动机机组异常振动问题进行了分析，从转子热变形的角度对其故障分析以及处理方法进行了阐述。电厂发动机机组振动是一个较为复杂的问题，笔者在文中仅仅进行了简单的论述，更为深入的问题还需要广大从业者进一步分析探讨。
参考文献：
[1]李悦.电厂电机异常振动的诊断及处理分析[J].山东工业技术，2018（20）：183-183.
[2]陈响亮，倪永生，张雷.某核电厂辅助给水泵电机振动故障诊断[J].噪声与振动控制，2018（S2）：346-349.
[3]肖志慧，刘政，尤凌祎.某核电厂#2机组柴油发电机振动故障原因分析与处理[J].电工技术，2017（10）：106-108.
[4]樊贤，李锐.交流电动机振动异常的诊断及处理[J].电工电气，2017（1）：67-68.
[5]王博磊，曹伟，牟法海，et al.热电联产汽轮发电机组振动异常原因分析与处理[J].华电技术，2018（8）：42-43.
[6]曹景芳，吴昌浩，李梦林.立式凝结水泵电机振动大的原因分析与处理[J].华电技术，2017（7）.
论文作者:王颖
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：转子论文; 电机论文; 机组论文; 电流论文; 负荷论文; 异常论文; 电厂论文; 《电力设备》2019年第6期论文;