#2发电机振动原因分析及处理过程

      作者：苏永健

      关键词：发电机处理振动

      [ 摘要] 针对法国阿尔斯通公司330MW 机组发电机振动问题进行分析，将
振动处理的经过进行论述，找出造成振动的主要原因，供分析同类型问题时做为
参考。

      [ 关键词] 发电机振动处1 #2发电机振动产生经过蒙达公司#2发电机组系
北重- 阿尔斯通公司生产的T255-460型，该机组采用自激式旋转二极管无刷励磁
系统，冷却方式为水- 氢- 氢。#2发电机组于2003年3 月份进行了投产后的首次
标准性大修，修前未发现机组有任何异常状况。在4 月30日机组启动并网后各运
行参数正常。第二天巡视发现励磁机端盖垂直振动值达0.14mm. 已经严重超出了
振动监督的合格范围，随即停机进行了检查处理。以下详细介绍处理经过及原因
分析。

      2 前两次处理经过及原因分析

      2.1 2003年5 月1 日停机后，根据出现振动的部位分析，主要集中在励磁
机本体处。而且励磁机的电枢是悬挂在发电机转子端部，造成振动的可能性极大。
励磁机解体后检查未发现安装有异常情况，重新校核联轴节的螺栓力矩为1470N.m
，励磁机电枢外圆端部摆度测试值如表1

      表1 励磁机电枢外圆端部摆度数值

      对应点1 2 3 4 5 6 7 8

      数值（mm）

      0.01 0.03 0 -0.04 -0.06 -0.03 -0.01

      两对称点的代数差均小于0.08mm（标准），说明该点的安装质量符合要求。
励磁机装复后冲车至3000r/min ，励磁机端盖垂直振动值达0.22mm. 根据振动情
况可以看出励磁机检查未出效果。随后邀请西安热工研究所专家来厂协助诊断，
为了尽快消除振动，对励磁机电枢端部平衡块进行了配重试验，通过3 次增减电
枢端部平衡块，使得振动消除发电机#7、#8瓦处的轴振和瓦振明显降低，于2003
年5 月14日，并网带负荷运行，启动后振动测试数据如表2

      表2 首次带负荷的振动测试值

      名称负荷

      MW #7 瓦#8瓦端盖

      ⊥= ⊥= ⊥=

      瓦振

      μm 120 14 20 23 37 60 47

      280 0 15 18 7 32

      轴振

      μm 120 31 29

      280 19 14

      #2机组启动后，经有关专家和蒙达公司专业人员共同分析，一致认为造成
发电机振动的主要原因为

      1 ）发电机和励磁机内部存在碰磨，集中表现在励磁机电枢部位；

      2 ）汽轮发电机组存在膨胀不均匀和热变形。

      2.2 #2机大修后从5 月14日启动后运行至7 月份，发电机振动未发现异常
情况。当进入夏季高温时，发电机的冷、热氢温度提高大约15℃，此时发电机

      的振动发生了明显的变化，2003年10月14日测试振动的结果如表3

      表3 机组运行5 个月后的振动测试值，

      负荷

      MW轴振（μm ）

      瓦振（μm ）

      #7 #8 #7 #8

      330 65.5 54.3 68.2 112

      对运行中振动跟踪结果进行分析，得出以下结论

      1 ）发电机内氢气温度对励磁机振动的影响特别敏感，振动大小随着氢气
温度的变化而变化

      2 ）机组无功负荷的变化，对励磁机振动的影响也较大。#2机组的无功负
荷一般只保持在30Mvar左右，无功负荷升高后励磁机的振动明显增大。

      运行一段时间后，励磁机的外部振动再次达到0.11mm左右。根据现场的实
际情况，于2004年3 月16日停机小修，再次对励磁机振动进行处理。励磁机揭盖
检查后在其端部增加平衡块75g ，发电机#7、#8振动分别降至0.012mm 至0.016mm
，通过配重后调整氢气温度和无功负荷，运行不久以后励磁机部位的振动值又上升
到了0.13mm，发电机组在振动超标的情况下维持运行。

      3 #2机组B 级检修中对励磁机振动的分析及处理

      3.1 振动影响着整个汽轮发电机的安全可靠运行，而且超过允许值的振动
将带来许多危害，大致可以分析为以下几个方面：

      1 ）引起动、静部分磨擦，并且加速这些部件的磨损，产生偏磨。

      2 ）使某些部件产生过大的动应力、导致疲劳损坏，其中以轴瓦钨金碎裂
及烧损轴瓦居多。

      3 ）使汽封、油封间隙加大而降低机组热效率。

      4 ）引起某些坚固件的断裂和松脱，如轴承座地脚螺栓断裂、松动。

      5 ）使定子铁芯叠片或定子绕组绝缘损坏引起短路

      根据水电部对3000r/min 的汽轮发电机的轴承振动幅值的规定如表4 ：按
这一标准规定判断，#2励磁机的振动处在不合格的范围内，这将对发电机组的运
行造成极其严重的危害，所以，必须停机进行振动处理。

      表4 汽轮发电机的轴承振动标准

      转速（r/min ）

      优良合格

      3000 20 μm 以下30μm 以下50μm 以下

      3-2 前次大修中发电机存在并处理的异常情况

      1 ）发电机#7瓦轴颈处有3 道划痕，其中最严重的一处宽4mm ，深2.5mm ，
对该划痕进行了微弧焊处理，并更换#7瓦。

      2 ）汽轮机的高、中压缸前后轴封及隔板汽封有磨损，对磨损严重的汽封
进行更换，整个通流部分间隙调整在标准范围内。

      3 ）低、发中心高低偏差0.75mm，对发电机两侧基础进行的调整，使中心
高、低差达到标准要求0.04mm，左右0.00

      4 ）励磁机电枢与发电机转子连接的剪切销钉中有一个犯卡，通过检修现
场的手段未能拔出，原位进行了回装。

      5 ）经试验检测出有3 个旋转二极管反向耐压超标，用天平称重后保证质
量不变的情况下进行更换，避免由于质量不平衡造成振动。

      根据上次大修中发电机存在以及处理的问题，分析了造成机组振动的原因，
决定利用#2机组B 级检修的机会对发电机进行解体检修，对机组的振动问题做一
次彻底处理。

      3-3 B 级检修中对发电机振动的处理经过

      发电机长期在振动超标的情况下运行，造成的危害是显而易见的，这样下
去对机组安全稳定造成极大的危害。北方联合电力公司会同北京汽轮电机有限公
司的相关专业人员，组织召开了#2机组处理振动的专题会议，决定进行发电机解
体检查，并且对转子返厂做动平衡试验。

      3.3.1 停机前做发电机空载无励磁状态下的振动测试，结果如表5 ：

      表5 2005年大修前空载测试振动

      负荷

      MW轴振（μm ）

      瓦振（μm ）

      #7 #8 #7 #8 励磁机

      0 17.9 42 18 26 60

      3.3.2 转子匝间短路故障录波未发现异常

      3.3.3 发电机解体后检查处理的项目及内容

      1 ）发电机转子返厂，进行了转子单独以及转子与电枢一体的动平衡测试，
动平试验完全合格。

      2 ）转子回装前的绝缘电阻，直流电阻及交流阻抗测试合格。

      3 ）对#7瓦轴颈处微弧焊处理的划痕进行检测，发现其中一处高出0.14mm，
经过研磨后使轴颈光滑并达到一致

      4 ）#7轴承下瓦钨金局部受损，将#7轴承更换为原始安装时所用的轴承，
并对轴承球面进行刮研，使得接触合格。

      5 ）励磁机电枢与转子连接的剪切销钉间隙稍大，所有销钉重新制作并更
换。

      6 ）发电机定子绕组端部振型模态试验及引出线的固有频率测试均合格

      7 ）冷却器内部固定螺栓检查，紧固状态良好

      8 ）发电机定子调整垫片原为多个铁皮垫叠加，本次检修全部更换为不锈
钢垫片，而且每处不超出三片，沿发电机纵向呈阶梯状布置，左右厚度完全相同。

      9 ）发电机与低压转子重新调中心，二者圆周差<0.005mm，端面差<0.005mm，
对轮连接后调整其同心度<0.03mm

      3.3.4 运行中转子匝间短路故障录波未发现异常

      3.3.5 励磁机安装的关键点

      #2发电机组的励磁机是旋转无刷励磁系统，励磁机悬挂在发电机的转子端
部，励磁机电枢对发电机的振动影响特别大，所以励磁机安装过程中有以下一些
工序应严格要求；

      1 ）电枢安装如图1 所示，d 和d1直径尺寸差值（即间隙）应≥0.6mm ，
若<0.6mm，应修整导杆绝缘层

      外圆（d ）

      2 ）电枢安装后慢转动转子，用百分表检查图2 中A 、B 、C 、C 、D 、
E 、F 各部位的外圆跳动偏差，C 点部位外圆跳动两对标称点的代数差应≤0.20mm，
间隙K ≤H1-H. 将各组数据调整在合格范围。。

      3 ）励磁机电枢的安装。检查电枢所带的平衡块一定要紧固，轴销与销孔
只有0.01mm的间隙，否则会造成安装困难或晃度过大。

      4 ）转子接地检测装置回装时，要将发射器底座边缘与止口配合好，避免
发射器装偏，引发励磁机的摆动。

      4 、结论

      引起汽轮发电机组振动的原因有很多，主要有电磁和机械方面。发现振动
超标后一定要仔细判别振动原因。

      4.1 为了确定是否属于电磁方面的原因，首先应观察三相电流是否平衡，
如不平衡则产生100HZ 的振动；其次，再保持负荷值一定，在较大范围改变励磁
电流，观察励磁电流对振动的影响，如果随其变化，振动也急剧变化，就表明振
动原因是转子绕组存在匝间短路。

      4.2 为了确定是否属于机械方面的原因，可保持励磁电流一定，若振动随
着有功负荷变化，则表明振动是由于机械原因引起的，通常应在汽轮机上或在汽
轮机与发电机联轴部位上寻找原因，如果振动值较大，而且不随励磁电流或负荷
的变化而变，这种现象也属于机械原因引起。转子旋转产生的机械振动。主要表
现为50HZ和100HZ 两个频率；50HZ的振动主要由转子不平衡引起，并通过轴承、
端盖伟给机座，减小的办法就是提高转子大齿和小齿两个方向的刚度不同引起的

      4.3 机组检修后的安装，一定要严格按照质量标准和工艺要求进行，技术
数据调整在合格的范围内，尽量避免由于安装、调试的质量原因而造成振动，使
发电机组在优良振动的条件下稳定运行。