朱春波，薛　弘，羅偉加，李劍榮

（韶鋼工程技術(shù)有限公司設(shè)備檢修事業(yè)部， 廣東　韶關(guān)　512123）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

發(fā)電機(jī)機(jī)械振動(dòng)原因的分析與處理方法

朱春波，薛弘，羅偉加，李劍榮

（韶鋼工程技術(shù)有限公司設(shè)備檢修事業(yè)部， 廣東韶關(guān)512123）

淺述了韶鋼煉鐵部7號(hào)煤氣透平發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)（TRT）由機(jī)械振動(dòng)引發(fā)的故障現(xiàn)象。通過對(duì)容易發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的故障原因進(jìn)行逐個(gè)分析和查找，并采取針對(duì)性的措施和方法對(duì)振動(dòng)點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)排除，取得了良好的效果。

發(fā)電機(jī)機(jī)械振動(dòng)原因分析處理方法

1　發(fā)電機(jī)機(jī)械振動(dòng)概況

自2014年6月以來，韶鋼煉鐵部7號(hào)高爐TRT煤氣透平發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁端軸承座（4號(hào)）的水平振動(dòng)、垂直振動(dòng)、軸向振動(dòng)在逐步增大，而且隨著發(fā)電機(jī)功率的增加，振動(dòng)幅度也隨著增大，發(fā)電機(jī)一直處于報(bào)警狀態(tài)下運(yùn)行。測(cè)得振動(dòng)值分別是：垂直0.05 mm，水平0.06 mm，軸向0.08 mm。測(cè)得軸承溫度為63℃。原定于2014年7月進(jìn)行7號(hào)TRT機(jī)組的年修計(jì)劃，由于7號(hào)高爐年修計(jì)劃的改變，被迫改定于2015年2月7號(hào)與高爐年修同步，機(jī)組一直帶病運(yùn)行。至2015年1月16日中班，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁端軸承座振動(dòng)值突然升高，見表1。圖1為表1中各振動(dòng)值測(cè)量點(diǎn)示意圖。

表1　手持測(cè)振儀測(cè)量機(jī)組振動(dòng)記錄一　μm

韶鋼煉鐵部點(diǎn)檢站人員根據(jù)軸承座振動(dòng)數(shù)據(jù)分析，懷疑4號(hào)軸承座的緊固螺絲因長(zhǎng)期振動(dòng)被拉長(zhǎng)造成松動(dòng)，引起軸承座振動(dòng)幅度加大。決定逐個(gè)更換4號(hào)軸承座的4只M36螺絲，隨后更換4個(gè)地腳螺絲并緊固，重新開機(jī)。開機(jī)后隨著機(jī)組速度的逐步提升，發(fā)電機(jī)的振動(dòng)幅度仍不斷增大（詳見表2），當(dāng)提速至2 600 r/min時(shí)，整個(gè)機(jī)組產(chǎn)生晃動(dòng)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁端軸振動(dòng)速度達(dá)28.3 mm/s，聯(lián)軸器端軸振動(dòng)速度達(dá)12.5 mm/s，機(jī)組被迫緊急停機(jī)。

圖1　發(fā)電機(jī)軸承座振動(dòng)測(cè)量點(diǎn)示意圖

表2　手持測(cè)振儀測(cè)量機(jī)組振動(dòng)記錄二　μm

經(jīng)分析知，由于更換地腳螺絲后，軸承座位置發(fā)生了變化，破壞了機(jī)組原有的對(duì)中狀態(tài)，造成機(jī)組振動(dòng)幅度增大，設(shè)備故障更加劣化，最終停機(jī)。隨后定于2015年1月17日進(jìn)行檢修，排除設(shè)備故障，在1 月20號(hào)恢復(fù)發(fā)電生產(chǎn)。

2　機(jī)械振動(dòng)原因的查找與分析

2.1機(jī)械振動(dòng)原因的查找

7號(hào)TRT發(fā)電機(jī)新轉(zhuǎn)子是于2013年1月31日向沈陽發(fā)電機(jī)制造廠定制回廠并被存放到韶鋼備件庫的。到現(xiàn)場(chǎng)看轉(zhuǎn)子時(shí)，轉(zhuǎn)子在長(zhǎng)21 m的大拖頭車上，箱體主軸支撐的枕木已經(jīng)斷開，轉(zhuǎn)子是被傾斜運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)（如圖2所示）的，轉(zhuǎn)子在支撐枕木斷裂后，與另外一個(gè)枕木發(fā)生碰撞（如圖3所示）。

圖2　運(yùn)輸現(xiàn)場(chǎng)一

圖3　運(yùn)輸現(xiàn)場(chǎng)二

新轉(zhuǎn)子是于2013年7月年檢修時(shí)被更換的，但在試機(jī)時(shí)就發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)兩端軸承座振動(dòng)速度偏大，聯(lián)軸器端1.83 mm/s，勵(lì)磁端2.17 mm/s。經(jīng)過多次檢查和調(diào)整仍然沒有改變。因此，不排除在運(yùn)輸途中由于保護(hù)不當(dāng)使轉(zhuǎn)子受損而造成轉(zhuǎn)子出廠前的動(dòng)平衡精度被破壞。

隨著生產(chǎn)的延續(xù)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁端軸承座振動(dòng)幅度不斷增大。這說明，發(fā)電機(jī)振動(dòng)原因還未找到，設(shè)備故障一直存在并不斷劣化。2015年1月17日，利用3 d的檢修時(shí)間針對(duì)可能造成發(fā)電機(jī)振動(dòng)的故障原因進(jìn)行查找和排除。

2.2機(jī)組軸線對(duì)中的檢測(cè)

依據(jù)7號(hào)TRT機(jī)組安裝對(duì)中找正要求。使用激光對(duì)中儀檢測(cè)，將檢測(cè)數(shù)據(jù)與2014年7月20日修后的數(shù)據(jù)比較（見表3），可以看出7號(hào)TRT發(fā)電機(jī)組的軸線對(duì)中已經(jīng)發(fā)生了很大的變化。分析變化原因有二：一是發(fā)電機(jī)的長(zhǎng)期振動(dòng)造成緊固件發(fā)生了松動(dòng)；二是由于2015年1月16日中班對(duì)發(fā)電機(jī)4號(hào)軸承座底座螺絲進(jìn)行逐個(gè)更換，使軸承座原有的彈性變形應(yīng)力釋放了出來，破壞了機(jī)組原有的軸系對(duì)中，這是造成機(jī)組振動(dòng)突然增大的主要原因之一。

2.3發(fā)電機(jī)徑向支承滑動(dòng)軸承的檢測(cè)

拆卸發(fā)電機(jī)兩端軸承座上蓋及徑向支承滑動(dòng)軸承，檢測(cè)滑動(dòng)軸承的間隙和上蓋緊力和磨損狀況，靠聯(lián)軸器端（3號(hào)）軸瓦運(yùn)行情況良好，但勵(lì)磁端（4號(hào)）下軸瓦60°～90°的位置有一處25 mm×25 mm的嚴(yán)重磨損痕跡并存在兩處裂紋（見圖4、圖5）。

分析原因有三：一是由于長(zhǎng)期（運(yùn)行了7年）受到轉(zhuǎn)子振動(dòng)產(chǎn)生的交變力的影響使?jié)櫥S瓦材料發(fā)生質(zhì)的退化；二是軸承座與轉(zhuǎn)子軸線存在不平行或不垂直；三是在裝配滑動(dòng)軸承時(shí)還沒有盤順轉(zhuǎn)子就壓緊軸承上蓋，使軸瓦被壓偏，這也是造成機(jī)組振動(dòng)軸瓦溫度偏高的原因之一。

表3　檢修前后對(duì)中檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比　mm

圖4　圖片1

圖5　圖片2

2.4發(fā)電機(jī)軸承座和底座地腳螺絲的檢查

使用大錘和敲擊扳手檢查發(fā)電機(jī)底座地腳螺絲，有11支地腳螺絲存在松動(dòng)現(xiàn)象。勵(lì)磁端軸承座與底座絕緣良好，底座與軸承座相配的兩塊焊接加強(qiáng)平墊板有滲油現(xiàn)象，用裂紋滲透劑檢查發(fā)現(xiàn)焊縫有裂紋（見圖6、圖7）。對(duì)兩塊加強(qiáng)平墊板與底座的焊接采用包圍平角焊，容易產(chǎn)生鋼板之間的間隙和焊接應(yīng)力，在發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期振動(dòng)的工況下，鋼板之間產(chǎn)生共振，焊接內(nèi)應(yīng)力釋放，加之焊接質(zhì)量差，產(chǎn)生焊縫裂紋，共振加大，也是發(fā)電機(jī)振動(dòng)的原因之一。

圖6　圖片3

圖7　圖片4

2.5發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)及硅整流盤的檢查

拆卸發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)防護(hù)罩，檢查和檢測(cè)發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)的空氣間隙及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)、硅整流盤上的平衡塊有無松動(dòng)移位的狀況，并與2013年7 月22日修后數(shù)據(jù)作比較，見下頁圖8、圖9以及表4。

通過數(shù)據(jù)比較可以看出發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)的空氣間隙發(fā)生了變化，說明發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支承軸承座發(fā)生位移，破壞了原有的軸系對(duì)中，是造成機(jī)械振動(dòng)的主要原因之一。

用目測(cè)、手搖、紫銅棒輕敲的方法檢查發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和硅整流盤上的平衡塊有無松動(dòng)移位的狀況，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的平衡塊沒有松動(dòng)跡象，而硅整流盤兩側(cè)共17塊平衡塊出現(xiàn)了松動(dòng)和位移現(xiàn)象（見下頁圖10、11）。

圖8　2013年7月22日修后發(fā)電機(jī)空氣間隙（mm）

圖9　2015年1月17日修前發(fā)電機(jī)空氣間隙（mm）

表4　勵(lì)磁機(jī)空氣間隙　mm

圖10　圖片5

圖11　圖片6

硅整流盤材料主體是鋁合金，根據(jù)以往檢修記錄知，對(duì)硅整流盤只做過單體動(dòng)平衡，從未將其套裝在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上做整體動(dòng)平衡，這樣就降低了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡精度，這也是造成機(jī)械振動(dòng)的原因之一。

3　修復(fù)措施與方法

通過對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的檢查和檢測(cè)，找到了造成發(fā)電機(jī)組機(jī)械振動(dòng)的五個(gè)關(guān)聯(lián)因素并采取針對(duì)性的修復(fù)方法。

1）重新檢查和緊固發(fā)電機(jī)組的地腳螺絲。

2）對(duì)底座與軸承座相配的兩塊加強(qiáng)平墊板用螺栓壓緊后對(duì)焊接裂紋進(jìn)行補(bǔ)焊。

3）對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁端支承滑動(dòng)軸承進(jìn)行修復(fù)，重新調(diào)整軸承座，研磨瓦背和瓦面、檢測(cè)調(diào)整軸承頂間隙、側(cè)間隙、壓蓋緊力，達(dá)到技術(shù)要求。

4）對(duì)硅整流盤兩側(cè)出現(xiàn)的松動(dòng)和位移共17塊平衡塊進(jìn)行復(fù)位和緊固。

5）以透平機(jī)為基準(zhǔn)，重新調(diào)整發(fā)電機(jī)的軸線對(duì)中，達(dá)到技術(shù)要求范圍。

6）重新檢測(cè)調(diào)整發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)的空氣間隙，達(dá)到技術(shù)要求范圍。

7）按照機(jī)組裝配技術(shù)要求和規(guī)范，對(duì)機(jī)組進(jìn)行清洗回裝后按機(jī)組試車要求進(jìn)行準(zhǔn)備。

4　修復(fù)過程與效果

2015年1月20日中班，對(duì)7號(hào)TRT進(jìn)行了不帶負(fù)荷試機(jī)，符合要求后投入發(fā)電生產(chǎn)。期間所檢測(cè)數(shù)據(jù)如表5所示。

表5　手持測(cè)振儀測(cè)量機(jī)組振動(dòng)（雙振幅）記錄一　μm

根據(jù)7號(hào)TRT試機(jī)和并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行所檢測(cè)的數(shù)據(jù)來對(duì)比分析，機(jī)組的運(yùn)行狀況基本恢復(fù)到2013 年7月年修后的狀態(tài)，可以進(jìn)行發(fā)電生產(chǎn)。但是，從發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀況和所檢測(cè)的數(shù)據(jù)來分析，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸振動(dòng)速度依然偏大（3號(hào)2.58 mm/s、4號(hào)2.08 mm/s），這說明發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子依然存在動(dòng)不平衡，如果不進(jìn)行徹底處理，還會(huì)引發(fā)設(shè)備故障。

根據(jù)高爐透平發(fā)電機(jī)的動(dòng)力來源于高爐煤氣軸流透平機(jī)，由于受到高爐冶煉工況的影響，轉(zhuǎn)數(shù)相對(duì)不穩(wěn)定，而且開停一次機(jī)都要開停一次煤氣截止閥，影響高爐生產(chǎn)的正常運(yùn)行。由于電氣控制的原因，發(fā)電機(jī)不能反接作為電動(dòng)機(jī)使用，經(jīng)過設(shè)備管理部門決定，利用2015年2月7日后7號(hào)高爐年修時(shí)間較長(zhǎng)的機(jī)會(huì)，將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和硅整流盤送到陜西鼓風(fēng)機(jī)廠做整體動(dòng)平衡。

2015年2月28日，電機(jī)轉(zhuǎn)子在陜西鼓風(fēng)機(jī)廠做整體動(dòng)平衡返回后，按照機(jī)組裝配技術(shù)要求和規(guī)范，對(duì)機(jī)組進(jìn)行調(diào)試、清洗回裝后按機(jī)組試車要求進(jìn)行準(zhǔn)備。3月7日，進(jìn)行了試機(jī)，符合要求后，投入發(fā)電生產(chǎn)。期間所檢測(cè)數(shù)據(jù)如第117頁表6所示。

根據(jù)7號(hào)TRT試機(jī)數(shù)據(jù)和并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行所檢測(cè)的數(shù)據(jù)的對(duì)比分析知，機(jī)組的運(yùn)行狀況良好，說明此次對(duì)發(fā)電機(jī)的檢修達(dá)到了良好的效果。

表6　手持測(cè)振儀測(cè)量機(jī)組振動(dòng)（雙振幅）記錄二　μm

5　結(jié)語

此次對(duì)7號(hào)高爐TRT機(jī)組發(fā)電機(jī)的檢修，從容易發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的故障原因進(jìn)行逐個(gè)分析和查找，采取針對(duì)性的措施和方法對(duì)振動(dòng)點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)排除，取得了良好的效果，為今后高爐煤氣透平發(fā)電機(jī)組（TRT）的檢修積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

（編輯：胡玉香）

Analysis and Treatment Measures on Reasons of Mechanical Vibration of Electric Generator

ZHU Chunbo，XUE Hong，LUO Weijia，LI Jianrong
（Equipment Maintenance Department of Shaogang Engineering Technology Co.，Ltd.，Shaoguan Guangdong 512123）

This paper indicates the phenomena of mechanical vibration faults of the TRT in NO.7 ironmaking department.By analysis and finding the cause of the problems of mechanical vibration one by one，corresponding measures and methods are adopted to correct the vibration，which got good results.

generator，mechanical vibration，reason analysis，treatment measure

TM31

A

1672-1152（2016）04-0081-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.04.28

經(jīng)驗(yàn)交流

2016-08-09

朱春波（1981—），男，機(jī)械工程師，研究方向：冶金機(jī)械。