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        330 MW機(jī)組勵(lì)磁機(jī)振動(dòng)故障分析與處理

        2022-07-01 00:55:28何兆波張海濤唐士明金俊先
        東北電力技術(shù) 2022年4期
        關(guān)鍵詞:沖轉(zhuǎn)勵(lì)磁機(jī)動(dòng)平衡

        劉 宇,何兆波,張海濤,唐士明,金俊先

        (1.國(guó)家能源集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司,江蘇 南京 210046;2.國(guó)能雙遼發(fā)電有限公司,吉林 四平 136400;3.國(guó)能哈爾濱熱電有限公司,黑龍江 哈爾濱 150000)

        振動(dòng)是影響汽輪發(fā)電機(jī)組安全性的重要參數(shù)之一,機(jī)組振動(dòng)可分為強(qiáng)迫振動(dòng)與自激振動(dòng)?;痣姍C(jī)組常見(jiàn)的振動(dòng)故障原因有質(zhì)量不平衡、動(dòng)靜碰磨、油膜振蕩與汽流激振等[1]。

        質(zhì)量不平衡是引起振動(dòng)故障常見(jiàn)原因,現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡是處理旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)故障的有效手段[2-5]。

        1 設(shè)備與故障概述

        1.1 設(shè)備概況

        某電廠汽輪機(jī)是由哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、雙抽供熱凝汽式汽輪機(jī),型號(hào)為N330/C255-16.67/0.8/537/537;發(fā)電機(jī)由哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn),型號(hào)為QFSN-300-2;勵(lì)磁機(jī)型號(hào)為JL-1434-4。汽輪機(jī)軸系簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

        圖1 機(jī)組軸系簡(jiǎn)圖

        1.2 故障概述

        電廠于2020年3月—5月進(jìn)行A級(jí)檢修,于5月19日進(jìn)行修后首次沖轉(zhuǎn),順利定速3000 r/min,而后停機(jī)備用。備用期間對(duì)勵(lì)磁機(jī)進(jìn)行檢修,于6月7日再次進(jìn)行沖轉(zhuǎn),沖轉(zhuǎn)過(guò)程中勵(lì)磁機(jī)7X振動(dòng)數(shù)值最高超過(guò)200 μm,定速后7X振動(dòng)數(shù)值達(dá)102 μm,數(shù)值偏高。

        2 振動(dòng)故障分析

        5月19日A級(jí)檢修后首次沖轉(zhuǎn),勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速2300 r/min各軸瓦振動(dòng)數(shù)值見(jiàn)表1,定速3000 r/min后,各軸瓦振動(dòng)數(shù)值見(jiàn)表2。

        表1 A修后首次沖轉(zhuǎn)2300 r/min振動(dòng)數(shù)值

        表2 A修后首次沖轉(zhuǎn)3000 r/min振動(dòng)數(shù)值

        備用期間對(duì)勵(lì)磁機(jī)進(jìn)行檢修,檢修過(guò)程中解開(kāi)勵(lì)磁機(jī)與發(fā)電機(jī)對(duì)輪,恢復(fù)后對(duì)輪晃度達(dá)80 μm。于6月7日再次沖轉(zhuǎn),勵(lì)磁機(jī)相關(guān)各軸瓦振動(dòng)數(shù)值見(jiàn)表3、表4。

        表3 勵(lì)磁機(jī)修后2300 r/min振動(dòng)數(shù)值

        表4 勵(lì)磁機(jī)修后3000 r/min振動(dòng)數(shù)值

        由表3、表4中可以看出,勵(lì)磁機(jī)檢修后,通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)以1倍頻為主,且振動(dòng)數(shù)值較首次沖轉(zhuǎn)發(fā)生較大改變。7X振動(dòng)的頻譜圖與波德圖分別見(jiàn)圖2、圖3。由圖2、圖3中可以看出,勵(lì)磁機(jī)7瓦振動(dòng)主要以1倍頻為主,波德圖中可以看出7X振動(dòng)數(shù)值隨著轉(zhuǎn)速變化存在典型的波峰,判斷7X振動(dòng)偏高的主要原因?yàn)橘|(zhì)量不平衡。

        圖2 7X振動(dòng)的頻譜圖

        圖3 7X振動(dòng)的波德圖

        3 振動(dòng)故障處理

        對(duì)于勵(lì)磁機(jī)質(zhì)量不平衡故障,現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)是有效的故障處理手段[6-8]。

        3.1 平衡原理

        a.測(cè)量原始振動(dòng)

        把轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高到第一臨界轉(zhuǎn)速附近,測(cè)量軸承振幅和相位,根據(jù)需要可選用定速或者變速測(cè)量。

        b.試加重和測(cè)量加重后的振動(dòng)

        選取一階試加重,求出各個(gè)選定平面上的加重值,依次加到各個(gè)平面上。重新啟動(dòng)轉(zhuǎn)子,重復(fù)第一步驟,測(cè)量試加重后的振動(dòng)。

        c.計(jì)算一階平衡重量

        求出一階平衡重量Q1與試加重P1的比值α1,計(jì)算式為

        (1)

        A1+B1=(A01+B01)-(A0+B0)

        (2)

        式中:A0、B0為轉(zhuǎn)子上未加重時(shí)在相應(yīng)轉(zhuǎn)速下的2個(gè)軸承振動(dòng);A1、B1為轉(zhuǎn)子上加了P1后,在2個(gè)軸承上引起的加重效應(yīng);A01、B01為轉(zhuǎn)子上加了P1后軸承的振動(dòng)。

        這里的試加重P1實(shí)際上為一組重量,為計(jì)算平衡方便,一般以某一平面上加重?cái)?shù)值和方向?yàn)闇?zhǔn)。

        把每個(gè)平衡面上的試加重重量分別乘以α1,即可獲得每個(gè)平衡面上所需的一階平衡重量的數(shù)值和方向。

        3.2 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡過(guò)程

        考慮電廠的啟動(dòng)周期與加重便利,第1次配重在勵(lì)磁機(jī)與發(fā)電機(jī)對(duì)輪,加重方向?yàn)?60 g∠168°,配重后啟動(dòng)機(jī)組,勵(lì)磁機(jī)相關(guān)各軸瓦通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速與定速3000 r/min振動(dòng)數(shù)值見(jiàn)表5、表6。

        表5 對(duì)輪加重后勵(lì)磁機(jī)2300 r/min振動(dòng)數(shù)值

        表6 對(duì)輪加重后勵(lì)磁機(jī)3000 r/min振動(dòng)數(shù)值

        由表中振動(dòng)數(shù)值可以看出,在對(duì)輪上配重后平衡效果未達(dá)到最佳值,臨界轉(zhuǎn)速下7X振動(dòng)數(shù)值雖有下降,但工作轉(zhuǎn)速下振動(dòng)數(shù)值依然偏高。

        分析認(rèn)為對(duì)輪上加重質(zhì)量受到限制,且配重的形式為跨外配重,對(duì)于型號(hào)為JL-1434-4的勵(lì)磁機(jī),對(duì)跨外配重的振動(dòng)響應(yīng)不明顯,如需取得良好的平衡效果,應(yīng)在轉(zhuǎn)子的跨內(nèi)加重。

        保留對(duì)輪上已有配重,在勵(lì)磁機(jī)7瓦側(cè)風(fēng)扇環(huán)配重340 g∠200°。轉(zhuǎn)子跨內(nèi)配重后,再次啟動(dòng)機(jī)組,勵(lì)磁機(jī)相關(guān)各軸瓦通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速與定速3000 r/min振動(dòng)數(shù)值見(jiàn)表7、表8。

        表7 風(fēng)扇環(huán)加重后勵(lì)磁機(jī)2300 r/min振動(dòng)數(shù)值

        表8 風(fēng)扇環(huán)加重后勵(lì)磁機(jī)3000 r/min振動(dòng)數(shù)值

        勵(lì)磁機(jī)風(fēng)扇環(huán)加重后,7X啟動(dòng)過(guò)程波德圖見(jiàn)圖4。

        圖4 風(fēng)扇環(huán)配重后7X振動(dòng)的波德圖

        3.3 處理結(jié)果

        通過(guò)在勵(lì)磁機(jī)風(fēng)扇環(huán)上配重,勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子平衡良好,順利通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子定速3000 r/min后,勵(lì)磁機(jī)相關(guān)各軸瓦振動(dòng)數(shù)值均達(dá)到優(yōu)秀水平。

        3.4 加重形式對(duì)勵(lì)磁機(jī)影響對(duì)比

        本次勵(lì)磁機(jī)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)分別在勵(lì)磁機(jī)與發(fā)電機(jī)對(duì)輪處、勵(lì)磁機(jī)7瓦側(cè)風(fēng)扇環(huán)處進(jìn)行配重,可以看出在勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子跨內(nèi)與跨外配重效果存在一定的差異,表9為2次配重對(duì)7X影響系數(shù)的對(duì)比。由表9中可以看出,轉(zhuǎn)子對(duì)跨內(nèi)配重的響應(yīng)顯著大于跨外,在進(jìn)行類似振型的平衡時(shí),應(yīng)優(yōu)先選擇跨內(nèi)加重。

        表9 2次配重對(duì)7X振動(dòng)影響系數(shù)的對(duì)比

        4 結(jié)論

        a.該勵(lì)磁機(jī)7瓦振動(dòng)數(shù)值偏高的原因?yàn)橘|(zhì)量不平衡,質(zhì)量不平衡的振動(dòng)特征為1倍頻振動(dòng)分量較大,且振動(dòng)穩(wěn)定。

        b.采用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)可較好地解決質(zhì)量不平衡故障。因檢修條件限制,對(duì)輪晃度超標(biāo)不嚴(yán)重情況下,可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡解決振動(dòng)故障。

        c.對(duì)于勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子,在轉(zhuǎn)子跨內(nèi)加重的響應(yīng)效果要優(yōu)于跨外,現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇在轉(zhuǎn)子跨內(nèi)進(jìn)行配重。

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