某火电厂1号汽轮机六号轴承轴向振动超标诊断

发布时间：2022-01-30

刘林

（卓微科技）

机组及故障情况：

某电厂1号汽轮机于2010年10月份进行大修，11月份结束大修开始运行，启机及运行过程中发现6号轴承（发电机靠励磁机端）轴向振动很大（振动位移由上次运行时的70um增大到181um）。

此汽轮机组无中压缸，结构如上图所示。此图Z右端还有一个励磁机，有7#和8#两个滑动轴承支承，图中未画出。

此机组装有本特利3500振动与保护监测系统，在六瓦装有两个成90度夹角安装的电涡流振动位移探头测量大轴径向振动，一个垂直方向的电磁式振动速度探头测量轴承座的盖振。

此外，六号轴承X及Y方向安装的大轴振动探头长期以来因为受到电磁干扰，其振动值一直很高，盖振信号不能提供振动时域与频谱分析；另外，此机组在六号轴承二年前因为径向振动增大曾经做过现场转子平衡处理，在发电机转子两端加重平衡后结果见下表：

表1

从上表可以看到，二年前现场动平衡处理后，转子平衡有明显的效果。

振动原因分析：

沿垂直方向从低到高测量6瓦的轴向振动及水平振动，数据见下表：

表2

对6瓦处的基础情况测量如下表：（以松动脚为测点）

表3

从表3可以确认6瓦处存在基础松动故障，松动面是台板与基础之间。表2的振动分布规律也符合基础松动的故障特征（注：并且可以看出轴向松动比水平方向松动更加明显）。

6瓦轴向振动增大的原因是因为基础松动导致轴承座支撑刚度下降所致，还是由轴承座支撑刚度下降与振动干扰力增大综合作用所致，或还有其它振动源叠加综合作用？这对故障处理有重要作用。因此，对6瓦振动与工况、运行环境等关联关系；相邻的5瓦（发电机靠近低压缸端）和7瓦（励磁机靠发电机端）的振动信号进行了进一步测量。

由厂内技术人员所述：机组在定速运行九分钟，中间打闸试验后并网加负荷运行（2010.11.14 00：37加励磁），运行后6瓦振动慢慢增大。后来发现有基础松动的现象，与五日后（2010.11.19 16：40：34）紧固松动处的螺栓，紧固螺栓后振动略有下降。

对加励磁前后、坚固松动螺栓前后振动情况测量并列表比较如下：

表4

另外，比较转子平衡后振动、停机前振动、当前振动的1X情况如下表：

表5

从表4加励磁前后的变化情况来看，1X振幅和相位基本没变化，从频谱中可以看出增大的频谱为2X，4X，6X，8X….，是一个典型的电磁干扰现象，所以真实的振动可以参考加励磁前的频谱，振动的变化量也主要考虑1X的变化量，扣除干扰信号量后，6瓦的大轴振动与5瓦的大小接近，所以整个振动信号在各点各方向的值都主要考虑1X的振动信号。

从表4紧固螺栓前后振动对比来看，紧固螺栓后1X振动量又回到加励磁前情况，说明加励磁后到紧固螺栓前1X振动量的增大是因为松动量缓慢增大所致。 

从表5中可以看出转子平衡后振动、停机前振动、当前振动的1X情况很接近，说明转子的平衡情况一直比较稳定，没有明显增加的不平衡力。

从上面二表的分析中可以基本排除发电机转子热弯曲、转子裂纹故障（注：不平衡力的增加也排除了）。

另外，轴承部件共振也可能导致轴向振动大。但共振表现形式为进入共振频率区时振动突然增大，而现场人员反映轴向瓦振动与转速关系明显、与负荷末发现明显关联，故此共振也基本排除。（因为机组处于定速运行，此结论无测量数据支持，要确认此故障可以变转速运行测量瓦振振动值来确认）。

相邻的5瓦（发电机靠近低压缸端）和7瓦（励磁机靠发电机端）的振动信号比较如下表：

表6

从相邻轴承座信号可以看出6瓦的轴向振动与相邻点振动没有相关性。（注：7瓦的轴向振动也很大，但其信号特征为单纯的2X，与6瓦轴向信号特征为单纯的1X完全不同，因此，两信号之间没有什么相关性，因此排除了联轴器安装中的不对中等故障。通过确认励磁机的电极数，估计7瓦的2X振动的信号是由电磁力产生）

结论及处理建议：

从以上振动原因分析可以看出6瓦轴向振动大的原因是由基础松动导致轴承轴向支撑刚度下降所致。因此，对故障的处理建议是处理基础，提高轴承支撑刚度。另外，也可以通过转子动平衡减少激振力从而减小轴向振动（注：因为已经做过一次动平衡，因此通过转子动平衡的方式来减少轴向振动的效果估计不会太大）。

此外，7瓦处的大振动并非是由6瓦传递过来的振动引起。从信号来看，是和电磁力相关，请检查相关的电磁相关原因。

Z后反馈：

停机维修拆机后，发现6号轴承下基础和台板之间的隔板碎裂。7瓦处的轴瓦内表面出现过大电流形成的三个烧蚀洞，其中一个很大。

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