動(dòng)設(shè)備監(jiān)測(cè)課件案例二

汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組故障分析

屈世棟

（中國(guó)石油化工股份有限公司天津分公司，天津300271）中石化股份天津分公司裝備研究院機(jī)組情況介紹狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障分析問題驗(yàn)證和處理

主要內(nèi)容機(jī)組簡(jiǎn)介該汽輪發(fā)電機(jī)組為CC30-9.12/4.4/0.8型高壓?jiǎn)胃住_動(dòng)、雙抽汽凝汽式汽輪機(jī)，功率30MW，進(jìn)汽壓力為9.12MPa(a)、溫度535℃，額定抽氣工況下排汽壓力0.O061MPa(a)，工作轉(zhuǎn)速3000r/min。發(fā)電機(jī)型號(hào)QF-15-2，功率15MW，額定電壓6300V。中石化股份天津分公司裝備研究院機(jī)組結(jié)構(gòu)和振動(dòng)測(cè)點(diǎn)如圖1。故障/問題描述該機(jī)組出現(xiàn)多次啟機(jī)過程中，當(dāng)升速至2500~2600RPM時(shí)，發(fā)電機(jī)兩端測(cè)點(diǎn)振動(dòng)急劇上升，導(dǎo)致超出機(jī)組設(shè)定危險(xiǎn)值（256μmpp）而無(wú)法順利升速至額定運(yùn)行轉(zhuǎn)速的問題。

檢測(cè)儀器該機(jī)組采用了GEBently

的3500監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，軸振傳感器均為3300XL8mm系列，四個(gè)垂直方向瓦振均采用9200地震式速度傳感器。為了診斷故障對(duì)機(jī)組進(jìn)行了不同工況的振動(dòng)測(cè)試，分析數(shù)據(jù)并得出振動(dòng)高的原因。升速過程中振動(dòng)過大的原因分析從發(fā)電機(jī)兩端測(cè)點(diǎn)通頻及1倍頻軸振振動(dòng)趨勢(shì)圖（圖2），可以看出當(dāng)機(jī)組升速至約2500RPM時(shí)，發(fā)電機(jī)兩端測(cè)點(diǎn)軸振振動(dòng)幅值迅速上升，最大達(dá)到274μm。查看當(dāng)時(shí)機(jī)組運(yùn)行工藝參數(shù)，異常情況為機(jī)組潤(rùn)滑油油溫油壓均波動(dòng)較大，油溫偏低，多數(shù)情況下潤(rùn)滑油油溫在38℃以下，油溫油壓對(duì)軸承的穩(wěn)定性和油膜剛度影響非常大。

中石化股份天津分公司裝備研究院圖2發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端測(cè)點(diǎn)通頻及1倍頻軸振振動(dòng)趨勢(shì)圖升速過程中振動(dòng)過大的原因分析結(jié)合機(jī)組啟機(jī)伯德圖，如圖3，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速在1300rpm~1450rpm之間，而振動(dòng)突變時(shí)運(yùn)行轉(zhuǎn)速略低于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速的兩倍。

中石化股份天津分公司裝備研究院圖3發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子各測(cè)點(diǎn)伯德圖升速過程中振動(dòng)過大的原因分析結(jié)合機(jī)組測(cè)點(diǎn)頻譜圖可以發(fā)現(xiàn)，頻譜圖的半頻諧波振幅增大到接近或超過基頻振幅，如圖4振動(dòng)波動(dòng)和額定轉(zhuǎn)速時(shí)頻譜圖所示，振動(dòng)波動(dòng)時(shí)半頻成分能量驟增已遠(yuǎn)超過轉(zhuǎn)子工頻振動(dòng)幅值。通過以上分析，該機(jī)組在啟機(jī)升速過程中產(chǎn)生較大振動(dòng)的原因?yàn)槌霈F(xiàn)了半速油膜渦動(dòng)，發(fā)生軸瓦自激振動(dòng)。

中石化股份天津分公司裝備研究院圖4振動(dòng)波動(dòng)時(shí)（2554RPM）和額定轉(zhuǎn)速（3000RPM）時(shí)頻譜圖問題驗(yàn)證和處理找到機(jī)組啟機(jī)升速過程中振動(dòng)幅值驟增的原因?yàn)榘l(fā)生半速油膜渦動(dòng)故障后，要求現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定工藝參數(shù)，確保潤(rùn)滑油油溫在40℃~43℃，油壓穩(wěn)定在0.1Mpa，啟機(jī)升速至某一轉(zhuǎn)速區(qū)間發(fā)電機(jī)兩端振動(dòng)幅值過大的問題得到有效解決。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在較大的動(dòng)不平衡該機(jī)組定速空負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)端測(cè)點(diǎn)振動(dòng)幅值仍偏高，結(jié)合實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及相關(guān)圖譜特征，發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端測(cè)點(diǎn)X\Y方向相位差穩(wěn)定，接近90°，工頻能量占90%以上，軸心軌跡近似橢圓，機(jī)組啟停過程中振動(dòng)幅值變化與轉(zhuǎn)速的隨動(dòng)性較好，據(jù)此分析得出發(fā)電機(jī)在定速空載下產(chǎn)生較大振動(dòng)的原因?yàn)榘l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在較大的動(dòng)不平衡。

機(jī)組定速空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因考慮振動(dòng)幅值最大點(diǎn)出現(xiàn)在3瓦位置，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組暫時(shí)不具備加負(fù)荷并網(wǎng)的條件，綜合考慮整個(gè)軸系的振動(dòng)特點(diǎn)，最終決定只在3瓦位置實(shí)施單面動(dòng)平衡，解決軸系振動(dòng)的突出問題并盡量減少對(duì)其他測(cè)點(diǎn)振動(dòng)的負(fù)面影響?，F(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡實(shí)施前后3瓦軸振振動(dòng)幅值對(duì)比如圖5，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡后，發(fā)電機(jī)端振動(dòng)較大測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)幅值由170μmpp下降至20μmpp以內(nèi)，變化率高達(dá)88%。發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端3瓦瓦振振幅由5.06mm/srms降至1.16mm/srms。機(jī)組除測(cè)點(diǎn)2軸振幅值略有上升外，其余測(cè)點(diǎn)均出現(xiàn)振幅下降，各測(cè)點(diǎn)瓦振下降明顯，殼體實(shí)測(cè)值均在20μmpp以內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡效果顯著。中石化股份天津分公司裝備研究院

中石化股份天津分公司裝備研究院圖5動(dòng)平衡前后3瓦軸振幅值對(duì)比建議嚴(yán)格控制機(jī)組運(yùn)行工藝參數(shù)，優(yōu)化機(jī)組升速暖機(jī)曲線。要求現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定工藝參數(shù)，確保潤(rùn)滑油油溫在40℃以上，油壓穩(wěn)定在0.1Mpa，提高軸瓦的穩(wěn)定性。原機(jī)組啟機(jī)升速暖機(jī)轉(zhuǎn)速為500RPM、1200RPM和24