趙　劍,張　劍

余壓發(fā)電機基礎剛度不足故障的分析與處理

趙劍,張劍

(萊蕪鋼鐵集團機動部,山東萊蕪271104)

介紹了余壓發(fā)電機基礎剛度不足的故障,通過對機組振動監(jiān)測結(jié)果的診斷,分析了其原因,消除了故障,保證了設備穩(wěn)定運行。

余壓發(fā)電;剛度;故障;處理

1　故障現(xiàn)象

耀華魯信15 MW燒結(jié)余熱發(fā)電機，采用青島捷能汽輪機廠生產(chǎn)的補氣式汽輪機，型號：BN15-1.4/0.9。該機組與發(fā)電機為剛性聯(lián)軸器連接，2#、3#軸承與聯(lián)軸器在一個軸承箱中，為落地式軸承座。自2012年6月22日正式運行，前期運行情況較好，但運行約2個月后，該機組2#軸瓦振動呈逐漸增大趨勢，機組儀表監(jiān)控垂直方向瓦振由之前不到10滋m增至30滋m左右。

安裝單位先后進行了多次調(diào)整，不但沒處理好而且呈現(xiàn)繼續(xù)逐漸上升的趨勢，實測水平方向振動達到90滋m。對各軸承的接觸面、間隙、緊力、中心進行檢查，發(fā)現(xiàn)每次檢查其測量值均有變化，2#聯(lián)承軸器螺栓為柱銷結(jié)構(gòu)，配合柱銷面出現(xiàn)嚴重拉毛的問題，利用燒結(jié)機檢修的時機再次檢查，根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整，發(fā)電機側(cè)抬高0.2 mm,配鉸螺栓孔，更換了螺栓。投運后機組振動繼續(xù)上升，安裝人員再次檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機又高了0.1 mm，所以對2#軸承進行了調(diào)高處理，下瓦枕抬高0.1 mm，上瓦增加0.1mm緊力。結(jié)果，機組振動急劇升高。由于汽輪機側(cè)的振動始終表現(xiàn)最嚴重，廠家技術人員懷疑汽輪機存在問題，于是進行了單試，然而汽輪機單試振動正常。聯(lián)動整體仍然振動高甚至不能定速。

2　振動監(jiān)測與診斷

萊鋼機械設備故障診斷中心通過運行期間的監(jiān)測和檢修調(diào)整的跟蹤，采集了大量的數(shù)據(jù)進行分析，感到該故障非常棘手。欲使機組的振動達到良好的水平，通常從兩個方面著手：

(1)盡量調(diào)整好軸系的平衡狀態(tài)，減少擾動力；

(2)在設計、制造和檢修的各個階段，應該使機組具有良好的抗振性能。剛度越大，抗振能力越強。

從圖1所示頻譜圖、波特圖看，全部都是一倍頻成分，振動相位穩(wěn)定，隨轉(zhuǎn)速的增高而增大。首先考慮采用現(xiàn)場動平衡進行振動壓制的方法，盡量調(diào)整好軸系的平衡狀態(tài)，以減少擾動力。經(jīng)動平衡先后分別加配重180g蟻216、283g蟻166、360g蟻199，效果都不理想。于是考慮處理分析的方向出現(xiàn)了偏差，隨即對動平衡中做的起機實驗進行認真的技術分析。

從剛度的角度進行分析，決定轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)剛度的因素包括結(jié)構(gòu)剛度和結(jié)合剛度兩個方面。

結(jié)構(gòu)剛度：它取決于轉(zhuǎn)子和支撐部件的材料、幾何尺寸和形狀，是設計和制造階段所決定的，現(xiàn)場難以改變；

圖1　振動頻頻譜圖、波特圖

結(jié)合剛度：取決于支撐部件之間的結(jié)合狀況，這是檢修和運行過程中經(jīng)常遇到的。軸承座通過螺栓與基礎連接。軸承座的重量通過臺板和墊鐵傳遞給基礎。連接螺栓松動、軸承座與臺板接觸不好、墊鐵松動、膨脹不暢、結(jié)構(gòu)形式等等均有可能導致支撐剛度的降低,見圖2。

圖2　軸承座受力示意圖

通過波特圖發(fā)現(xiàn)疑點：

(1)2#、3#軸承水平振動同相位

(2)2#、3#軸承垂直振動反相，3#瓦垂直始終不高。

(3)2#、3#軸向振動基本一致，相位同相。

(4)2#軸瓦水平17mm/s蟻122、垂直16mm/s蟻104、軸向15.4mm/s蟻106，振速、相位均基本一致。角度差不超過蟻20毅。（結(jié)構(gòu)局部共振的典型特征）

(5)聯(lián)軸器螺栓拉毛嚴重。

(6)兩次檢查調(diào)整，相當于電機側(cè)高了0.3 mm。

通過振動值、相位關系的測量形成了該軸承箱的振動形態(tài)。既然不是動平衡故障，所以判斷：

(1)機組尤其2#軸承處存在嚴重的剛度低的現(xiàn)象。

(2)機組安裝存在嚴重問題。

根據(jù)結(jié)構(gòu)剛度低的判斷，對軸承座四角進行同步監(jiān)測。再次起機實驗。當轉(zhuǎn)速達到500 r/min時就發(fā)現(xiàn)臺板西南角(從機頭看2#軸承左側(cè))振動明顯高于其他三角。當定速3000 r/min時，該處振動與2#軸承垂直振動同相位，同數(shù)值，甚至更高,見圖3。

圖3　軸承座臺板4腳在500r/min時垂直振動波形比較

診斷結(jié)果：

(1)2#、3#軸瓦，軸承箱各零部件的接觸配合不達標，需進一步調(diào)整。

(2)軸承箱底部臺板有嚴重的軟腳現(xiàn)象。

(3)由于松動、軟腳，工作中心偏移，對聯(lián)軸器螺栓產(chǎn)生剪切，這是螺栓拉毛的直接原因。

3　處理情況

3.1由于機組大修工作量大，對中間軸承座存在軟腳現(xiàn)象的部位清除二次灌漿層，檢查發(fā)現(xiàn)二次灌漿層不是一次澆筑的，有明顯的分層現(xiàn)象。該角的墊鐵組有兩塊楔鐵和一個平墊鐵組成，楔鐵之間進行了點焊防松，與平墊鐵沒有點焊。2#軸承正下方的墊鐵由于安裝時不便施工，安裝單位沒有按技術要求安裝。該墊鐵處在汽輪機轉(zhuǎn)子中心線的正下方，是機組承受負荷最高的區(qū)域之一，而在設計結(jié)構(gòu)時沒有考慮如何安裝調(diào)整。因條件所限這次沒有處理，重新對4個地腳螺栓附近進行清理，在螺栓旁各增加了一組墊鐵。對二次灌漿層使用合格灌漿料一次澆注。3.2嚴格按照規(guī)范進行安裝，各處間隙、緊力、接觸面積、機組中心均達到技術要求。

4　處理結(jié)果

處理前后振動數(shù)據(jù)見表1、表2。

表1　測量各點1倍頻振動及相位mm/s蟻毅

表2　處理前后的通頻振動比較

處理后機組振動明顯好轉(zhuǎn)，各方向振動均在3.5 mm/s，振動位移30滋m以下，滿足振動要求。

5　結(jié)束語

通過該故障的處理過程，認識到相位在振動分析中的作用，對于區(qū)分平衡、結(jié)構(gòu)松動是有很大的幫助的。為了保證機組的安全運行，在設備的設計制造、安裝和運行中都必須做到嚴格執(zhí)行質(zhì)量標準和工藝要求，這些因素均能從機組的振動上表現(xiàn)出來。汽輪發(fā)電機組運行的可靠性，在很大程度上是由機組的振動狀態(tài)來決定的，只要在振動出現(xiàn)的初期及時發(fā)現(xiàn)，做到準確的分析，就能做到及早排除故障穩(wěn)定運行。另外，在處理此類故障的過程中應做全面的考慮，對盡量多的懷疑點進行測量采集，綜合考慮可以提高判斷的準確性和效率。

Analysis and Treatment of Insufficient Rigidity of the Foundation for Top Pressure Power Generator

Zhao Jian,Zhang Jian
(The Equipment Department of Laiwu Iron and Steel Group,Laiwu,Shandong 271104,China)

The problem of insufficient rigidity in the foundation of top pressure power generator is introduced.Through diagnosis of vibration measurements of the generating unit, the cause of the problem was analyzed and the fault was eliminated,ensuring stable opera原tion of the equipment.

top pressure power generation;rigidity;fault;treatment

TM31

B

1006-6764（2014）10-0045-03

2014-08-05

趙劍(1976-)，男,大學本科學歷,工程師,現(xiàn)從事設備狀態(tài)監(jiān)測技術管理工作。