謝子浩

（廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東珠海519050）

1 設(shè)備概述

JW電廠#4發(fā)電機(jī)系上海電氣電站設(shè)備有限公司上海發(fā)電機(jī)廠2006年生產(chǎn)出廠的水氫氫600 MW汽輪發(fā)電機(jī)，型號為QFSN-600-2，額定容量為667 MW，電壓為20 kV，電流為19 245 A；2007年2月10日通過168試運行后正式投運。#4發(fā)電機(jī)組投運后發(fā)生過兩次重大故障，分別是：（1）2010-01-14T05：01，發(fā)生定子繞組接地故障，系定子端部繞組異常振動引起，2月6日事故處理完畢后發(fā)電機(jī)各項運行參數(shù)正常；（2）2010-08-03 T00：24，再次發(fā)生定子繞組接地故障，原因與1·14事故相同。搶修結(jié)束后在#4發(fā)電機(jī)上加裝了一套北京華科同安的TN8000-FOA發(fā)電機(jī)定子端部振動分析系統(tǒng)，分別對汽、勵兩側(cè)繞組端部的振動進(jìn)行在線監(jiān)測。該裝置的12個光纖加速度傳感器安裝位置如下：汽端為32、4、18槽上層線圈端部的徑向；勵端分別安裝在上層的11、18、25、32、39號線棒和下層的16、30、37號線棒的端部。具體的安裝位置如圖1所示。

圖1 定子繞組端部振動測點示意圖

#4發(fā)電機(jī)的定子端部測振系統(tǒng)自2010年9月9日投運以來，L2測點（2W1引線徑向振動）的振動一直較高，而且有一定的上升趨勢。2011年2月21日#4發(fā)電機(jī)在600 WM負(fù)荷下，定子線圈勵磁端L2測點振動高持續(xù)報警（255～275 μm）。從發(fā)電機(jī)定子端部振動分析系統(tǒng)上位機(jī)的趨勢分析圖上看，當(dāng)L2測點的峰峰值為275 μm的時候，轉(zhuǎn)頻（50 Hz）幅值為268 μm，而二倍頻（100 Hz）幅值只有48 μm；自2012年1月16日開始，振動則隨負(fù)荷的降低而升高，300～350 MW時L2測點的振幅最高達(dá)270 μm[1]，如圖2所示。

2 發(fā)電機(jī)端部振動超標(biāo)的分析及處理

2.1 振動超標(biāo)的原因

圖2 L2點振動變化趨勢圖（2011年7月—2012年4月）

2012年4月24日09：30—10：30，對發(fā)電機(jī)振動情況進(jìn)行了一次現(xiàn)場測試，定子繞組端部振動數(shù)值如圖3所示。當(dāng)時運行工況為有功功率600 MW時，振動最大點為勵側(cè)下層16徑向振動（L2點），通頻振動達(dá)201 μm，由圖3可知，振動以50 Hz轉(zhuǎn)頻振動為主。

圖3 定子繞組端部振動情況（2012年4月24日09：30—10：30）

定子繞組端部之所以出現(xiàn)50 Hz振動值偏大的現(xiàn)象，主要有兩個方面的原因：一是空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速達(dá)到3 080 r/min時定子繞組端部振動出現(xiàn)峰值，說明定子端部可能存在著50 Hz左右的固有頻率；二是轉(zhuǎn)子激振力通過軸瓦—端蓋—機(jī)座—總水管—絕緣引水管—定子繞組端部的傳遞，使端部振動出現(xiàn)異常[2]。

2.2 缺陷處理

（1）為降低300 MW負(fù)荷時的定子繞組端部振動，2012年4月25日做了一次定子冷卻水溫和氫溫調(diào)整試驗，嘗試是否能因此而使得該工況下的定子繞組端部固有頻率避開50 Hz。試驗過程中實時監(jiān)測定子繞組端部振動情況，如圖4所示。

圖4 調(diào)整定子冷卻水溫試驗時的振動趨勢圖

由圖4可以看出，隨著負(fù)荷從600 MW降至364 MW，L2測點的轉(zhuǎn)頻振動值增大，待到負(fù)荷穩(wěn)定時，開始升高定子冷卻水溫，使定子進(jìn)水溫度從52℃逐漸提高到了58℃，并使出水溫度不高于600 MW時的出水溫度。可以看出，定子繞組的端部振動對定子冷卻水溫較為敏感，隨著水溫的升高，振動明顯下降。當(dāng)定子進(jìn)水溫度穩(wěn)定在58℃運行時，L2測點的振動僅為220 μm左右。

由此證明，通過調(diào)節(jié)定子冷卻水溫確實能改變端部固有頻率，使其避開50 Hz，從而降低振動。

（2）為了能夠降低從機(jī)座傳遞至定子內(nèi)部的50 Hz激振力，從而進(jìn)一步降低定子繞組端部振動，2012年4月25日和4月26日，依次在發(fā)電機(jī)的勵側(cè)和汽側(cè)冷卻器上進(jìn)行壓沙袋處理。汽、勵兩側(cè)各壓約1.8 t的沙袋后，由于質(zhì)量和阻尼的增加，機(jī)座振動在轉(zhuǎn)子激振力穩(wěn)定的情況下有明顯下降。

處理后定子繞組端部振動情況如圖5所示。

圖5 處理后定子繞組端部振動情況

3 經(jīng)驗總結(jié)

（1）汽勵端的氫冷器頂部各壓上約1.8 t重的沙袋。沙袋重量不足時，如濕沙水分蒸發(fā)或沙袋出現(xiàn)漏沙，應(yīng)及時補(bǔ)足重量。由于腳手架固定在氫冷器上且沙袋數(shù)量較多，應(yīng)定期檢查腳手架是否安全、沙袋是否有滑落跡象。一旦發(fā)現(xiàn)不良情況，應(yīng)及時進(jìn)行處理。

（2）如果勵端端部測點振動再次偏大，可以通過調(diào)節(jié)定子冷卻水進(jìn)水溫度降低振動。如果隨著負(fù)荷降低振動升高，勵端定子進(jìn)水溫度可以從52℃逐漸提高到58℃，同時控制定子出水溫度不高于600MW時的出水溫度65℃（定子出水溫度限值是80℃）。

（3）如果勵端端部測點振動再次偏大，可通過調(diào)節(jié)勵端冷氫溫度降低振動。如果隨著負(fù)荷降低振動升高，勵端冷氫溫度可從46℃逐漸降低到40℃，同時維持汽端冷氫溫度46℃不變。

4 結(jié)語

大型發(fā)電機(jī)端部振動一旦超標(biāo)，會對設(shè)備正常穩(wěn)定運行帶來很大隱患。本文介紹的方法是經(jīng)過現(xiàn)場實踐得出的可行措施，效果良好且工作量不大，既節(jié)省費用，同時也能解決問題，為同類型故障的處理提供了很好的現(xiàn)場范例。