曹景芳

(華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522)

1 000 MW機組一次風(fēng)機電機振動增大原因分析與處理

曹景芳

(華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522)

某電廠1 000 MW機組YKK710-4W型一次風(fēng)機電機大修后振動合格，在運行3個月后振動開始增大并持續(xù)增長，振動超標(biāo)，嚴(yán)重威脅機組的安全、穩(wěn)定運行。通過振動診斷分析和電流頻譜分析，找到振動增大的根本原因是找正不合格，找正調(diào)節(jié)墊片接觸面積小。經(jīng)重新找正并更換尺寸合適的墊片，避免了故障進(jìn)一步擴大及更換電機的“過度檢修”，縮短了檢修時間，節(jié)約了檢修成本，有力地保障了設(shè)備的安全。

YKK710-4W型一次風(fēng)機電機； 振動診斷；電力頻譜分析；調(diào)節(jié)墊片

0 引言

一次風(fēng)機是火力發(fā)電廠鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)的重要設(shè)備，主要是供給磨煤機干燥燃煤和輸送煤粉所需的熱風(fēng)、磨煤機調(diào)溫風(fēng)(冷風(fēng))，用來輸送和干燥煤粉，并供給燃料燃燒初期所需的空氣。某電廠#8機組為1 000 MW機組，一次風(fēng)系統(tǒng)配置有2臺50%容量的PAF19-12.5-2型動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機，配套電機為YKK710-4W，額定功率為2 400 kW，額定電壓為10 000 V，額定電流為166.6 A，轉(zhuǎn)速為1 492 r/min，絕緣等級F，冷卻方式1C611，湘潭電機股份有限公司制造。電機支承方式為電機軸瓦安裝在端蓋上。

#8機組A一次風(fēng)機電機在2014年大修中解體檢查發(fā)現(xiàn)以下問題：(1)定子有2根槽楔出現(xiàn)松動、磨損現(xiàn)象；(2)電機冷卻器通風(fēng)管輕微堵塞；(3)電機定子繞組、轉(zhuǎn)子鐵芯油污多，電機底部存積大量油泥；(4)電機引線絕緣強度較弱，電機長時間運行引線容易老化、發(fā)熱、斷裂。大修中進(jìn)行了以下處理：(1)電機解體，對冷卻器、定子繞組、轉(zhuǎn)子進(jìn)行清理；(2)更換槽楔墊條，重新打緊槽楔；(3)對電機引線加裝絕緣熱縮管；(4)加裝軸瓦密封管道。

大修后振動值合格，試運行記錄：“啟動A一次風(fēng)機，進(jìn)行A一次風(fēng)機最大出力試驗。04：10#8爐A一次風(fēng)機動調(diào)指令100%，位返100.3%，電流147.2 A(額定電流166 A)。05：50 A一次風(fēng)機電機電流81 A，就地測量A一次風(fēng)機電機負(fù)荷側(cè)振動值為水平66 μm、垂直44 μm 、軸向65 μm。電機非負(fù)荷側(cè)振動值為水平32 μm、垂直18 μm 、軸向23 μm。A一次風(fēng)機風(fēng)殼振動值為水平20 μm、垂直18 μm 、軸向16 μm(標(biāo)準(zhǔn)≤85 μm)?！迸c大修前振動值相近。

1 故障現(xiàn)象

在運行3個月后，發(fā)現(xiàn)A一次風(fēng)機電機振動值逐漸增大，直至振動超標(biāo)，運行記錄：“A一次風(fēng)機電流91.7 A，動調(diào)開度66.7%，風(fēng)機軸承溫度無變化，就地檢查風(fēng)機運行正常。測量風(fēng)機機殼振動值為水平36 μm、垂直15 μm、軸向17 μm。電機負(fù)荷側(cè)軸承振動值為水平96 μm、垂直40 μm、軸向90 μm。非負(fù)荷側(cè)軸承振動值為水平93 μm、垂直36 μm、軸向80 μm(合格標(biāo)準(zhǔn)≤85 μm)，電機軸承振動不合格?！彪姍C振動情況見表1。

2 原因分析

為查找電機振動增大的原因，對該一次風(fēng)機電機進(jìn)行了振動測試和電流頻譜測試。

2.1 振動診斷分析

采用振動分析儀CX7進(jìn)行振動測量分析。電機主要振動頻率為電機的工作頻率及其諧波頻率，其中以1倍、2倍轉(zhuǎn)速頻率幅值較為突出，如圖1～2所示。風(fēng)機端主要振動頻率為1倍、2倍、4倍轉(zhuǎn)速頻率，如圖3所示；時域波形圖為M形狀，如圖4～5所示。

進(jìn)一步將測量點下移，對電機4個角的電機底腳、臺板進(jìn)行差別振動測試，測量工具為Vm-63a，結(jié)果見表2。

從表2中可以看出，垂直方向各部位電機底腳與臺板振動差別較大，一般來說，測點上下標(biāo)高差在100 mm以內(nèi)的2個連接部件，在連接緊固的情況下，振動差別應(yīng)小于5 μm，而該電機4個角底腳與臺板之間的差別振動均在30 μm左右，用手摸電機與臺板之間的連接處，4個角處均有明顯“咬手”現(xiàn)象，說明電機存在A型機械松動的“虛腳”問題。現(xiàn)場可以觀察到找正時所使用的墊片遠(yuǎn)比電機底座與臺板的接觸面面積小。

表1 電機振動位移

表2 電機振動位移 μm

圖1 電機自由端軸瓦頻譜

圖2 電機驅(qū)動端軸瓦頻譜

圖3 風(fēng)機驅(qū)動端軸承頻譜

圖4 電機自由端軸瓦時域波形

圖5 電機驅(qū)動端軸瓦時域波形

綜合上述分析電機振動具有以下特征。

(1)電機振動值不穩(wěn)定。

(2)電機主要振動頻率為電機的工作頻率及其諧波頻率，其中以1倍、2倍轉(zhuǎn)速頻率幅值較為突出。

(3)電機自由端及驅(qū)動端軸瓦時域波形為M形。

(4)風(fēng)機端主要振動頻率為1倍、2倍、4倍轉(zhuǎn)速頻率。

(5)電機底腳與臺板結(jié)合面處存在明顯的“虛腳”即連接松動。

特征(2)說明存在不平衡、不對中、彎曲、A型機械松動等可能；特征(1)，(3)，(4)，(5)說明軸系存在不對中、連接松動問題。結(jié)合電機軸瓦安裝在端蓋上情況分析，由于找正所用的墊片與電機接觸面積小，電機出現(xiàn)“虛腳”，造成電機轉(zhuǎn)子長時間運行后出現(xiàn)輕微彎曲，表現(xiàn)出不對中、彎曲、松動特征。造成電機振動增大的根源在于找正不符合標(biāo)準(zhǔn)[1]。

2.2 電機電流頻譜測試

為分析電機是否存在電氣故障[2]，對電機進(jìn)行了電流頻譜測試。

在測量電流頻譜的同時測量電機的實際轉(zhuǎn)速，該時電機的實際轉(zhuǎn)速為1 496.9 r/min，計算電機的極通過頻率，該電機為4極電機，磁極對數(shù)為2。測量時實際工作電流頻率為49.99 Hz，計算同步轉(zhuǎn)速為1 499.7 r/min。

式中：ns為同步轉(zhuǎn)速，r/min；n為實際工作轉(zhuǎn)速，r/min；p為磁極對數(shù)。

以49.99 Hz為中心查找以0.187 Hz為間隔的邊帶，工作電流譜線與兩側(cè)的極通過頻率邊帶的幅值差為86.65 dB，如圖6所示。根據(jù)電流頻譜分析判斷的標(biāo)準(zhǔn)越小斷條的可能性就越大，幅值差大于55 dB以上沒有問題，若是在45～50 dB之間則電機轉(zhuǎn)子條裂紋可能在發(fā)展或存在高阻接點問題，若小于40 dB則存在轉(zhuǎn)子條裂紋或斷條和高阻接點問題就比較肯定。

圖6 電機電流頻譜

根據(jù)以上判斷標(biāo)準(zhǔn)，#8鍋爐A一次風(fēng)機電機無斷條等明顯電氣故障。

2.3 綜合診斷結(jié)論

綜合振動和電流頻譜分析，A一次風(fēng)機電機本體部分無明顯異常。電機振動逐漸增大的根本原因在于找正時所采用的墊片小，電機底座與臺板的接觸面積小，造成電機支承剛度差。而且電機軸瓦安裝在端蓋上支承較弱，長時間運行后電機轉(zhuǎn)子出現(xiàn)輕微彎曲。

3 處理措施

根據(jù)電機振動的發(fā)展情況，電機和風(fēng)機檢修人員開始時都認(rèn)為是電機存在問題，做好了更換電機的準(zhǔn)備工作。后經(jīng)振動診斷人員分析對A一次風(fēng)機電機進(jìn)行重新找正，重新制作尺寸大小合適的墊片。

因軸流式風(fēng)機帶有中間軸，在找正時需注意以下事項。

(1)找正的目的是使一轉(zhuǎn)子軸的中心線為另一轉(zhuǎn)子軸的中心線的延續(xù)線。因為兩個轉(zhuǎn)子的軸是用聯(lián)軸器連接，所以只要聯(lián)軸器的兩對輪中心線是延續(xù)的，那么兩轉(zhuǎn)子的中心線也就一定是一條延續(xù)的線。要使聯(lián)軸器的兩對輪中心是延續(xù)的，則必須滿足以下兩個條件：一是使兩個對輪中心重合，也就是使兩對輪的外圓重合；二是使兩對輪的結(jié)合面(端面)平行(兩中心線平行)。

(2)電機找正前首先要按照銘牌標(biāo)志測出磁力中心位置，在電機聯(lián)軸器上做上標(biāo)記，以避免找正后磁力中心偏移導(dǎo)致電機軸瓦振動大和軸瓦溫度高。為了找正準(zhǔn)確，一般在找正好的電機與臺板上打上定位銷來準(zhǔn)確定位。

(3)一般軸流風(fēng)機電機軸瓦存在竄動量，因此找正時經(jīng)常竄軸，應(yīng)準(zhǔn)備內(nèi)外聯(lián)軸器百分表各兩塊。百分表的打表方向為同向，最好方式為表打在朝電動機一側(cè)，防止存在半聯(lián)軸器記錯數(shù)據(jù)的問題。

(4)電機找正順序：先調(diào)左右后調(diào)上下，先調(diào)遠(yuǎn)的后調(diào)近的，先調(diào)面距后調(diào)圓距。

(5)電機找正采用粗找與精找兩個步驟，調(diào)整電機要用頂絲，不準(zhǔn)用大錘敲打。

(6)科學(xué)計算：分別測量出第1聯(lián)軸器與電機前后地腳的距離，第2個聯(lián)軸器與電機前后地腳的距離，根據(jù)相似三角形原理算出第1個聯(lián)軸器直徑與電機前后地腳的倍數(shù)，按照數(shù)據(jù)得出所加或減少的墊片，然后再將其進(jìn)行疊加，計算的結(jié)果即是所需電機提升高度。

(7)電機所加墊片原則不應(yīng)超過3片，與電機接觸面積不應(yīng)低于80%，新安裝電機應(yīng)該在電機與臺板之間預(yù)先加裝3 cm厚的墊片，然后再對臺板進(jìn)行找正，最后進(jìn)行二次灌漿。

經(jīng)重新找正并更換合適墊片后，振動合格，電機振動增大缺陷消除，在動調(diào)開度50.8%，A一次風(fēng)機電流69.5 A，電機負(fù)荷側(cè)軸承振動值水平57 μm、垂直38 μm、軸向54 μm，非負(fù)荷側(cè)軸承振動值水平33 μm、垂直21 μm、軸向36 μm(合格標(biāo)準(zhǔn)≤85 μm)工況下，電機軸承振動合格，運行近兩年來一直振動穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

采用振動診斷技術(shù)和電流頻譜分析技術(shù)，找到了一次風(fēng)機電機振動異常增大的故障原因，進(jìn)行針對性的處理，避免了更換電機的過度檢修，節(jié)約了檢修成本，縮短了檢修時間。

[1]施維新，石靜波.汽輪發(fā)電機組振動及事故[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]楊智， 張新武，何新.電流頻譜分析在電動機故障診斷中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2007,33(8):52-54

(本文責(zé)編：齊琳)

TK 223.26

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1674-1951(2017)03-0036-03

2016-10-12；

2016-12-11

曹景芳(1976—)，女，山東汶上人，高級工程師，從事振動診斷與分析方面的工作(E-mail:caojf5661@qq.com)。