摘要：詳（xiáng）細分析了某電廠（chǎng）50 MW機組3號（hào）軸承振動的原因（yīn），並介紹了其振動處理（lǐ）過程以及處理過程中（zhōng）遇到的一些問題，指出機組的振動主要是由於質量不平衡、3 000 r/min存在共振以（yǐ）及發（fā）電機存（cún）在較大的熱變形引起（qǐ）的。

　　關鍵（jiàn）詞（cí）：50MW機組（zǔ）；振動；原因（yīn）；處理

　　中圖法分類號：TK268　

　　文獻標識碼：B　

　　文章編（biān）號：1003－6954(2004)02－0021－03

　　某電廠50 MW機組是由原東德（dé）貝曼-保（bǎo）西工廠於1962年生產的50 MW凝汽式（shì）汽輪發（fā）電機組，機組軸係結構簡圖見圖1所示。

圖1　50 MW機組軸係結構示意圖

　　該機組於2002年進行大修，大修（xiū）期間更換了發電機轉子線（xiàn）圈，2002年7月底大修後開機（jī）由於3號軸承振動較大而使機組（zǔ）不（bú）能升速至3 000 r/min，當時對（duì）其進行了現場高速動平衡，動平衡結果為在（zài）帶負荷觀察期間3號軸承的（de）振動在合（hé）格的範圍內運行。在（zài）運行（háng）了約一個（gè）月之（zhī）後，該機組於2002年9月初又出現了3號（hào）軸承振動較大以至於不能升速到3 000 r/min的情況，於是又對（duì）其（qí）進行了處理。進入2003年3月，由（yóu）於電氣（qì）方麵的原因機組在3 000 r/min下空轉了較長時間也未能並網，機組來回幾次升降速（sù）後3號（hào）軸承振（zhèn）動出現較大的現象，以至Z後由於（yú）3號軸承的（de）振動較大（dà）而使（shǐ）機組無法帶負荷，於是又對（duì）3號（hào）軸承的振動進行了處理。

　　1　原始振動情況

　　大修後機組於2002年7月29日次開機，當機組升速至2 750 r/min時，3號軸承振動已達129 μm，考慮到是（shì）大修後次開機，機（jī）組可能存在摩擦和膨脹不暢，於（yú）是決定停機後重新暖機升速。第二次開（kāi）機當轉速升至2 750 r/min時，3號軸承振動更大達（dá）到了140 μm，第（dì）二次開機過程機組的原始振動見表1。

表1　機（jī）組原始振動

　　通過對兩次開機過程3號軸承振動的瀑布圖（見圖2所示）分析，可以看出機組的振動屬於普通強迫振動。

圖2　開機過程3號軸（zhóu）承振動瀑布圖（tú）

　　在排除（chú）了軸承座（zuò）連接剛度方麵（miàn）的原因後，可以認為3號軸（zhóu）承振動過大的原因是由於發電機轉子上存在質量不平衡引起的。通過對（duì）機組3號軸承和4號（hào）軸承振動的（de）分析（xī），發現機組存（cún）在比較明顯的二階振動；同時（shí）對3號軸承的振動波德（dé）圖（見圖3）分析，可以看出機組在接近3 000 r/min時軸承的振動存在一個急劇增加過程，故機組在接近（jìn）3 000 r/min時存在共振（zhèn）現（xiàn）象。

圖3　開（kāi）機過（guò）程3號軸承振（zhèn）動波德圖

　　由於3號軸承在3 000 r/min左右存在共振區域，即使轉子本身的（de）不平衡量不大，由於共振的（de）放大（dà）作用，機組也可能產（chǎn）生較大的振動，在（zài）這種情況之下，軸承振（zhèn）動對轉子的質量不平衡特別敏感，如果轉子的不平衡量較大（dà），則機組的振動可能會異常大，這就是3號軸承振動較大的（de）根本原因。

　　2　振動處理過程

　　針對上麵的情況，如果采取對症下藥的方法（fǎ），則應該改變發電機的二階臨界轉速，使其遠離發電機的工作轉速，但這顯然不（bú）是一件容易的事情。於是決（jué）定（dìng）從減小發電（diàn）機轉子質量不（bú）平衡量（liàng）方麵入手。通過對機（jī）組（zǔ）原（yuán）始振動的分析，可（kě）以看到3號軸承的振（zhèn）動比2號軸承和（hé）4號軸承的振動明顯大得多，所以可以認為轉子的質量不平衡主要（yào）來（lái）自於發電（diàn）機靠3號軸承（chéng）側，所以決定（dìng）在發電機轉子上靠3號軸承側的（de）平衡槽（cáo）內進行加重。現場高速動平衡試驗過程2、3和4號軸（zhóu）承的振動數據見表2。機組次升速到2 750 r/min時3號軸承的振動已接（jiē）近150 μm（見表2中序號1），隻能降速停機，停機打開發電機人孔門後發現平衡槽內原有加重（chóng）已經（jīng）有1 kg左右，於（yú）是決（jué）定先取下（xià）一（yī）些平衡塊後再開（kāi）機。取下一部分原有加重後3號軸（zhóu）承的振動在機組轉速到2 750 r/min時為30 μm左右，到3 000 r/min時仍達到了130 μm（見表2中序號2）。由於在3 000 r/min時機（jī）組的振動還比較大，於是進行加重處理，在（zài）加重503 g∠280°(文中試加重角（jiǎo）度均以鑒相器為準逆轉向計算)後3號軸（zhóu）承（chéng）的振（zhèn）動在合格範圍內（見（jiàn）表2中序號3），當天交由電氣進行試驗。第二天機組重（chóng）新（xīn）開機，到3 000r/min時3號（hào）軸承的振動（dòng）較（jiào）前一天大（dà）（見表2中序號4），接近60μm，為了觀察軸承（chéng）振動的變化情況，機組在（zài）3 000 r/min空轉情況（kuàng）運行近兩小時，3號軸承的振動變化到接近80 μm，而（ér）且相（xiàng）位也有較大變化，變化過程見圖4，可見振動的變化較（jiào）大（dà），所以可以肯定發電機受熱後（hòu）存在較大的變形。

圖4　3 000 r/min空轉時3號軸承振動

　　由於3號軸承的振動仍然較大，而且發電機存在熱變形，於是再次對試（shì）加重進行調整，調整試加重後機組的振動見表2中序號5，從表中可見3號軸承的振動在機組剛到3 000 r/min時較小，帶負荷後振（zhèn）動逐漸增大，Z後接近90 μm，不得不再次停機對試加（jiā）重進行調整。此次試加重帶負荷過程3號軸承振動變化趨勢（shì）見圖5所示，從圖中可以清（qīng）晰地看見軸承（chéng）振動的變（biàn）化過程，進（jìn）而（ér）再（zài）次證明（míng）了發電機存在（zài）熱變形現（xiàn）象。

圖5　帶（dài）負荷過程3號軸承振（zhèn）動（dòng）向量（liàng）圖

　　根據上述情況，如果（guǒ）3號軸承在3 000 r/min空轉時（shí）振（zhèn）動（dòng）較小，由於發（fā）電機熱變形會使（shǐ）振動變到一個較大（dà）的值 ；針對此現象 ，根據3號軸承振動的變化趨勢，如果（guǒ）機組在3 000 r/min空轉時事先給予一個與其振（zhèn）動變化趨勢相反的振動，那麽機組帶負（fù）荷後振動（dòng）就會逐漸變小，由於機組不可能在3 000 r/min長時間空（kōng）轉，所以空轉時振動大一些是可以（yǐ）接受的（de），隻要能夠保證機組帶負荷期間振動在合格範圍內就可以了。根據上述思路（lù），於（yú）是決定（dìng）再次調整試（shì）加重，本次試加重為503 g∠215°，試（shì）加重後的效果見表2中序號

表2　動平衡過程一覽表

　　圖6　帶負荷過（guò）程3號軸承振動向量圖

　　正如事先預見的一樣，在3 000 r/min時3號軸承振動較大，帶負荷後（hòu）振動逐漸變小。3號軸（zhóu）承振動在（zài）整個（gè）帶負荷過程的變化趨勢見圖6所示，可見機組的振動情況（kuàng）良好，試驗過程到此為止。

3　結論

　　通過上麵對該機組振動原因的分析及實施動平衡試驗過程來（lái）看，認為該機組3號軸承振動較大的原因是由以下三方麵相互作用而引（yǐn）起：1）機組在3 000 r/min左右存在一（yī）個共振區，任何較小的質量不平衡都可能引（yǐn）起較大的振動。2）發電機轉子本身存在一定質量的不平衡量，在共振區域下運行將產生較大的振（zhèn）動。3）發電機（jī）轉子受熱後質量分布發生改變，這將引起機組帶（dài）負（fù）荷後振動變化。