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发电机后轴承异常振动原因分析报告

2021-11-25

在多次的振动处理实践中发现发电机后轴承的异常振动有其特殊性。发电机后轴承异常振动的主要表现有轴的振动测量值虚假偏大;轴承的支承刚度不足,存在差别振动,从而导致轴承的轴向振动偏大;轴承座轴向共振;轴系上的扰动力过大。

1.轴的振动测量值虚假偏大

目前几乎所有的QFS型双水内冷发电机机组均存在发电机转子的虚假振动问题,由于该原因,许多机组的发电机轴振保护(励端)未能正常投运。QFS型双水内冷发电机转子励端轴颈处内部有偏心孔励磁引线通过的特殊结构,当发电机转子通励磁电流后,该轴颈处附近的转轴表面材料会受到4i同程度的磁化,采用涡流式传感器的测量方法测量该处的轴振,将会因被测材料的磁导率变化而含有较大的虚假振动信号。随着励磁电流的增大,轴振随之增大。

1.1实例分析

某台100MW机组在3000r/min下各瓦轴振、瓦振状况良好,满负荷时发电机后轴承垂直轴振时域图见图1。每个振动周期内存在着2个负向尖脉冲,该信号在机组加上励磁后即出现,且随励磁电流的增大而增大,这是由于涡流传感器测到的发电机线圈引出线的强大的磁场干扰所致,振动信号完全被脉冲信号淹没,分析此时振动测量值,其通频信号为160um,而基频信号仅41.8um。由于电厂的TSI保护装置只能检测到通频信号的峰峰值,因此显示其幅值为160um,系统常处于报警状态,而此时的测量值已不能反映真实的振动情况。

1.2解决方法

为消除发电机后轴承轴振虚假信号问题,某电厂结合机组检修机会,对其测振装置进行了改造,将发电机后轴承的轴振动测量探头改为复合式探头(接触式探头+涡流传感器),它通过测杆与轴接触测量轴振动.有效地将干扰信号分离,保留真实的振动信号,更换新型探头后,在并网前后振动基本无变化效果良好,基本解决了原QFS型双水内冷发电机转子的虚假振动问题。但该装置的缺点在于压紧弹簧在安装不当时也会导致测量干扰.而且由于是接触式测量,长时间运行后探头也会磨损。

2.轴承支承刚度不足引发的轴向振动

有多台机组发电机后轴承的支承刚度不足,从而导致轴承的轴向振动偏大,这种情况在现场最为多见。通过轴承外特性试验.对轴承各连接部件之间的差别振动进行测量,口r以发现轴承座垂直或水平振动存在较大的差别振动,进一步检查可发现轴承盖、轴承座、基础台板等连接螺丝部分没有拧紧、预紧力不够等问题。实例分析如下。

a)某厂1台6MW机组的发电机后轴承垂直、轴向振动严重超标,在现场通过轴承外特性试验发现轴承座一一角的台板与基础存在较大的差别振动,经分析应为基础二次灌浆松裂或台板螺丝松动,将该部位上部的水泥层打掉,发现台板与基础的固定螺丝松动,用手就可以拧动。经处理后轴承振动恢复正常。

b)某厂1台35MW机组的发电机后轴承轴向振动超标,在现场通过轴承外特性试验发现轴承座的发电机侧与励磁机侧存在较大的差别振动,经过检查发现为了保证轴系的扬度。检修人员把发电机后轴承标高抬高,因此增多,该轴承座与台板之间的垫片,不锈钢垫片与绝缘垫片共计达8层之多,而且部分不锈钢垫片没有使用整张的垫片,使轴承座与基础问的接触不好,从而在各个连接螺丝都拧紧的情况下,仍不能达到要求的连接刚度。针对发现的问题进行了处理后,该轴承轴向振动在合格范围内。

3.轴承座轴向共振

当轴承座轴向的自振频率与转子工作频率接近或成整数倍时,轴承座会发生轴向共振,引起明显的轴向振动。在现场一般是以二倍频形式出现,引起二倍频共振的激振力主要是两极发电机的电磁激振力,它是由于基础上各点振动的不均匀而形成二倍频的轴向振动分量。使轴承座发生共振。其次是转子刚性不对称及转子对中玎i好等使机组在额定转速下无励磁电流时即呈现明显的二倍频振动。

某厂1台50MW机组在启动、过临界及额定转速下振动均在合格范围内。但在带负荷过程中.随着励磁电流的增加,发电机后轴承的轴向振动也随之增大,在45MW负荷工况下振动的频谱图见图2。因此该发电机后轴承的轴向振动与励磁电流有着直接的关系,且振动以二倍频为主,经过检查分析为轴向共振,因此最有效的方法是对轴承座的自振频率进行调整,使其避开工作转速,在现场对发电机后轴承座及发电机静子与台板的连接刚度进行了调整试验后,该异常振动消失,轴向振动在30um以内。

4.轴系扰动力过大

在发电机后轴承振动故障诊断中,当对上述儿方面的问题进行检查处理后,振动没有明显改善,且振动为普通强迫振动时.则应考察发电机转子的扰动力。有的机组枉通过发电机第一临界转速时出现很大的1阶振动响应,有的机组在额定转速3000r/min时振动超标,主要表现为发电机2个轴承的反相振动分量偏大,这种振动可通过现场高速动平衡加以改善。

5.结束语

发电机后轴承异常振动有其特殊性,在振动的测量方法、轴承的检修质量等方面都应引起特别的注意,在具体的分析诊断中,自‘先应对所测量的数据进行详细的分析,保证数据的真实町靠。然后通过频谱分析排除轴向倍频共振,当数据显示为普通强迫振动时,对轴承的支承刚度进行检查,通过与同型机组运行状况的比较及现场检查判断,如果排除了支承刚度不足的影响,则町以考虑通过现场高速平衡的方法对振动加以改善。

(转自:电厂三两事儿)

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