黃雅萍，阮 躍

（北京振測智控科技有限公司，北京 100085）

低速盤車時轉(zhuǎn)子晃度監(jiān)測和分析

黃雅萍，阮 躍

（北京振測智控科技有限公司，北京 100085）

低速盤車時，汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子晃度監(jiān)測沒有引起應(yīng)有重視?；味确治霾粌H能監(jiān)測各個轉(zhuǎn)子的熱彎曲，糾正單純根據(jù)偏心判斷轉(zhuǎn)子是否存在熱彎曲的誤區(qū)，還可以判斷軸系是否對中、轉(zhuǎn)子是否頂起等，為機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷提供重要依據(jù)。

轉(zhuǎn)子晃度監(jiān)測；低速盤車；汽輪發(fā)電機(jī)組

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.50

0 前言

為了預(yù)防大軸彎曲，大型汽輪發(fā)電機(jī)組通常安裝有偏心測量機(jī)構(gòu)監(jiān)測轉(zhuǎn)子的晃度情況。作為25項抑制大軸彎曲的舉措要求和轉(zhuǎn)子沖轉(zhuǎn)的重要條件，要求大軸晃度值不超過原始值0.02 mm。偏心傳感器（電渦流傳感器）多數(shù)安裝于汽輪機(jī)前軸承箱垂直中心線的頂部，只能監(jiān)測該位置附近的轉(zhuǎn)子偏心情況，其他位置轉(zhuǎn)子的晃度需要手工測量。其他軸承雖然安裝有渦流傳感器，但只能監(jiān)測振動或高速盤車以及低轉(zhuǎn)速運(yùn)行（如≤300 r/min）時的晃度，在1～4 r/min的低速盤車時不監(jiān)測或者只測量短時間內(nèi)轉(zhuǎn)子局部轉(zhuǎn)動的晃度，沒有參考價值。

利用軸承安裝的渦流傳感器，在低速盤車時通過長時間測量，如盤車轉(zhuǎn)速為2 r/min時測量30 s，測量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周時渦流傳感器間隙電壓值，計算最大差值，并將電壓信號轉(zhuǎn)換為位移信號，即可以得到轉(zhuǎn)子的晃度。根據(jù)轉(zhuǎn)子的晃度，啟機(jī)后結(jié)合轉(zhuǎn)子振動情況，可以準(zhǔn)確識別機(jī)組安裝、運(yùn)行和檢修中存在的問題。

1 轉(zhuǎn)子碰摩熱彎曲監(jiān)測

隨著機(jī)組設(shè)計和制造水平以及經(jīng)濟(jì)性要求的提高，轉(zhuǎn)子碰摩成為汽輪發(fā)電機(jī)組常見的振動故障。由于碰摩可以是軸系的任何部位，碰摩引起的轉(zhuǎn)子熱彎曲比較常見，晃度分析能夠監(jiān)測各個轉(zhuǎn)子的熱彎曲，可以彌補(bǔ)其他轉(zhuǎn)子沒有安裝傳感器監(jiān)測偏心的問題。

某廠 5#機(jī)組（330 MW）由高壓轉(zhuǎn)子（HP）、中壓轉(zhuǎn)子（IP）、低壓轉(zhuǎn)子（LP）和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子（GEN）組成（圖1），監(jiān)測8個支撐軸承的軸振和瓦振。機(jī)組大修后按照規(guī)程啟動，非常順利升到3000 r/min，定速時最大振動（4#水平）在40 μm左右，達(dá)到優(yōu)秀水平。但在試驗結(jié)束停機(jī)后，在24 h內(nèi)連續(xù)8次啟機(jī)，均因為臨界轉(zhuǎn)速以下2#～5#軸承等部位振動過大打閘停機(jī)。

圖1 5#機(jī)組軸系示意

8次沖轉(zhuǎn)沒有成功，雖然偏心監(jiān)測是正常的，上下缸溫差和熱膨脹等運(yùn)行參數(shù)也正常，但主要原因是中、低壓轉(zhuǎn)子存在較嚴(yán)重的碰摩熱彎曲。圖2是盤車過程中晃度的變化?？梢钥闯?，在盤車過程中，轉(zhuǎn)子的晃度逐漸下降，但在啟機(jī)時晃度并沒有在低水平下穩(wěn)定下來，表明轉(zhuǎn)子的熱彎曲沒有完全消失。如果轉(zhuǎn)子帶著熱彎曲啟動，則可能因為熱不平衡振動較大使動靜間隙消失引起碰摩，碰摩引起轉(zhuǎn)子熱彎曲，在臨界轉(zhuǎn)速以下進(jìn)一步加劇動靜碰摩，形成惡性循環(huán)。在第9次啟機(jī)時，通過提高升速率，順利沖過臨界轉(zhuǎn)速，定速后很快并網(wǎng)。

圖2 5#機(jī)組盤車過程晃度變化趨勢

2 軸系是否對中監(jiān)測

根據(jù)低速盤車時轉(zhuǎn)子的晃度，可以識別軸系對中情況：如果是在冷態(tài)啟動前，可以檢查軸系冷態(tài)對中情況；如果是機(jī)組運(yùn)行一段時間后停機(jī)，則可以檢查軸系熱態(tài)對中情況。由于盤車時間長，機(jī)組處于冷態(tài)，檢查和處理時間相對充裕，與沖轉(zhuǎn)后機(jī)組低速運(yùn)行時測量轉(zhuǎn)子的晃度相比，盤車時測量晃度具有更好的觀測和處理機(jī)會。

某廠7#機(jī)組（1000 MW）由高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、2個低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子組成（圖3）。機(jī)組大修后的盤車過程中，轉(zhuǎn)子晃度較小，一般在20 μm左右，波動不大（圖4）（限于篇幅，沒有列出所有通道）。說明冷態(tài)下軸系對中良好，并且測量干擾較小。啟機(jī)后振動在優(yōu)秀水平。

圖3 某廠7#機(jī)組軸系示意

圖4 7#機(jī)組大修后盤車過程晃度變化趨勢

3 轉(zhuǎn)子是否頂起監(jiān)測

對于設(shè)置頂軸系統(tǒng)的軸承，如果轉(zhuǎn)子沒有頂起或頂起高度過低，則盤車時晃度較小，并可能發(fā)生碾瓦事故。如果頂起高度過大，則晃度可能增大。還有一種可能，就是有時能頂起，有時不能頂起，轉(zhuǎn)子除了轉(zhuǎn)動外還存在跳動，發(fā)生爬行現(xiàn)象。

某廠1#機(jī)組（600 MW）由高中壓轉(zhuǎn)子、2個低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子組成，監(jiān)測8個支撐軸承的軸振和瓦振。機(jī)組大修后盤車過程中，2#軸承轉(zhuǎn)子晃度較大，并且周期性波動，波動幅度達(dá)50 μm（圖5）。認(rèn)為轉(zhuǎn)子在軸承中潤滑不良。轉(zhuǎn)子頂起后，泄油量增大，頂軸油壓力下降，轉(zhuǎn)子頂起高度下降，泄油量減小，頂軸油壓力上升，轉(zhuǎn)子頂起高度增大，反復(fù)循環(huán)。下次盤車時，需要嚴(yán)密監(jiān)視頂軸油壓變化情況，保證潤滑油質(zhì)量和流量。

4 低速盤車時轉(zhuǎn)子晃度大分析

低速盤車時晃度大，如果晃度存在跳變，測量表面可能存在機(jī)械缺陷。檢測到缺陷存在時晃度變大，檢測不到缺陷時晃度變??；如果晃度始終較大，在排除轉(zhuǎn)子存在熱彎曲后，則可能是轉(zhuǎn)子存在初始彎曲、軸系對中不良和電磁干擾等，可以結(jié)合波形和啟機(jī)后振動的變化進(jìn)行分析。在圖6中，盤車和低速運(yùn)行時，2#軸承晃度較大，隨著轉(zhuǎn)速變化，振動緩慢變化，可以認(rèn)為軸系對中不良。

圖5 1#機(jī)組大修后盤車過程晃度變化趨勢

圖6 啟機(jī)過程振動變化趨勢

5 結(jié)論

汽輪發(fā)電機(jī)組低速盤車時的轉(zhuǎn)子晃度監(jiān)測，可以分析轉(zhuǎn)子是否存在熱彎曲、軸系對中不良、影響振動測量準(zhǔn)確性的干擾因素等，可在機(jī)組沖轉(zhuǎn)前發(fā)現(xiàn)許多潛在問題，因此必須予以足夠重視。

（1）盤車時監(jiān)測各轉(zhuǎn)子的晃度，建議用晃度取代偏心作為能否沖轉(zhuǎn)的依據(jù)。如果原始晃度＞0.05 mm或變化＞0.02 mm，建議查明原因后再啟動。

（2）建議測量振動的電渦流傳感器在機(jī)組盤車狀態(tài)下監(jiān)測轉(zhuǎn)子的晃度，發(fā)生動靜碰摩后，如果每個電渦流傳感器的晃度都能夠穩(wěn)定下來并持續(xù)一段時間，才可以沖轉(zhuǎn)。

（3）根據(jù)低速盤車時轉(zhuǎn)子晃度，結(jié)合機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以更好地分析機(jī)組的異常振動問題。

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〔編輯 吳建卿〕