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15MW汽轮发电机组励磁机现场动平衡校正

蒋韬，曹泷福，商孝鹏，尤凌祎

(鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司 营口115007)

摘 要：介绍了使用CSI2130振动分析仪诊断1号干熄焦发电机组振动大的原因，利用MVP BALANCE动平衡仪对励磁机转子进行了现场动平衡校正后，机组各测点的振值均下降至15μm以内，确保了设备的安全运行。

关 键 词：汽轮发电机组；励磁机转子；现场动平衡

1 引言

鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司的干熄焦发电机组为南京汽轮厂生产的C15—3．43／1．27—1型汽轮发电机两台，装机容量15MW。2012年12月31日1号机组的励磁机烧损，2013年1月2日新励磁机转子调整安装完毕，机组在启机过程中因发电机非负荷侧轴瓦振动过大(超过80μm)而跳机。而后采用CSI2130振动分析仪进行了故障诊断并应用MVP BALANCE动平衡仪对励磁机转子实施现场动平衡校正，最后机组各测点的振值均下降至15μm以内。此作业过程仅用时5h，大大减少了该发电机组的停机时间。

2 故障诊断

机组的结构如图1所示，励磁机转子为悬臂支撑。该机组每次的启机过程均需依次在500r／min，1200r／min，2500r／min下运转15min，最后再升至工作转速3000r／min。一阶临界转速为1600r／min左右，二阶临界转速为3500r／min左右。

机组更换励磁机转子后，转速在2500r／min时，发电机两侧轴瓦的振值数据详见表1，与此同时操作画面显示4测点轴瓦垂直方向振值40μm。发电机转子属柔性转子，按谐分量—影响系数法^[1]将3，4测点同方向的振值分解为对称分量及反对称分量后，发现反对称分量的幅值稍大，这说明此时发电机转子的振动介于一、二阶振型之间。

使用CSI2130振动分析仪进行频谱分析，发现一倍频幅值占通频分量的80％，具体频谱见图2。机组升速至2880r／min时，因4测点的振值过大(超过80μm)而跳机。升速过程中4测点的振值及相位数据见表2。

通过分析，①机组各测点在过临界转速后振值随转速增加持续增大，且从2500r／min开始升速后的振值几乎呈直线上升。②机组4测点振值的水平、垂直方向相位差为70°～110°之间，接近90°。③机组从汽轮机一瓦至发电机四瓦振动依次增大。④机组在更换励磁机转子前各测点振值均未超过15μm。最终诊断为新更换的励磁机转子存在不平衡故障。

3 现场动平衡分析及校正

3．1 准备工作

将MVP BALANCER双通道现场动平衡仪的振动加速度传感器放置于发电机四瓦的水平方向，并使光电传感器也保持在水平方向。

拆开励磁机转子罩体，发现整流子上有一圈平衡槽，正反面均安有质量块。其中正面14个(分布于194°～222°之间)，背面11个质量块(分布在185°～207°之间)，一个质量块约重8g。将光标停在正上方，其分布情况如图3所示。

3．2 加试重

正常的现场动平衡作业过程需在机组的工作转速下完成，而该机组在升速至2880r／min时因振动过大而跳机，因此，选取某一转速下的振值作为现场动平衡作业的初始振值数据较为关键。考虑到转速选择过低则很可能达不到较好的平衡效果，本次平衡作业选取2870r／min时的振值作初始振值。另外加试重后的振值有可能增大，导致机组无法再次升速到2870r／min，试加重的质量也不宜选取过大。

因现场动平衡任务时间十分紧迫，而加工1个质量块约1h，只能采取移重的方法进行加重调整。结合以往的实践经验及该平衡仪的特性，滞后角选取150°左右。将质量块拆下5块，共44g，并将4块共36g质量块移动到333°的位置。同时考虑到原44g质量块在200°位置，即相当于在20°的位置增44g的质量。经矢量合成后试重为73．39g，358．9°。

3．3 加配重

加试重后启机振值略有下降，具体振值数据表3。在2870r／min时，振值下降7．6％，相位变化14°。振值及相位变化均不大，估计为试重质量较小所致。假设机组启机后振值增大而跳车，则需重新调整质量块进行试加重，保证机组能够升速至2870r／min。利用上述数据，计算影响系数^[2]， =0．0486＜100℃原始不平衡量 =298g＜244℃。则不去试重的配重：275g＜78．3°；去试重的配重：298．1g＜64．3°。

采用去试重的方法进行配重。即将所有质量块移回原位，再将14个质量块(121g＜208°)全部拆下、11个质量块(93g＜195．8°)也全部拆下。质量合成后相当于增加了212．8g＜22．7°的质量。同时又在109．8°位置增加质量198g。再经质量合成即为298g＜64．3°。

3．4 消除残余不平衡

再次启机，机组各测点的振值均下降至允许范围。但效果仍达不到机组未更换励磁机前的状态。具体数据见表4。

现场动平衡的影响系数法需要找到一组较为合适的数据来准确计算转子的不平衡量对该轴承座振动的影响系数，理论上讲应该是经过一次配重即能达到较好的平衡效果。本次励磁机现场动平衡加一次配重后振值未达到最佳的平衡效果，很可能是上述经计算的影响系数不准确所致。因此仍选取表2中2870r／min的数据，即首次运转14．5mm／s，344°，再用加质量298g＜64．3°后振值为3．57mm／s，314°的数据来计算更为准确的影响系数 =0．0387＜107°，原始不平衡量 =374．4g＜236．7°。则不去试重的配重：92g＜25．6°去试重的配重：374．4g＜56．7°。

因生产任务紧迫，目前振值也在允许范围，且移动质量块较为繁琐，待质量块加工好后再进行调整，所以决定先转机。2天后质量块加工完毕，直接在25．6°加92g质量后，机组各测点在3000r／min的振值均未超过15μm。

4 结束语

汽轮发电机组的现场找动平衡需采用柔性转子的平衡方法^[3]，但本文中的单侧支撑结构励磁机现场平衡问题可看作悬臂支撑转子的外伸端不平衡，仍可采用影响系数法进行校正。当加一次配重后振值未达到较好的平衡效果时，表明所加试重的大小及位置选取不当，造成经计算的影响系数不太准确，这时可将此次的配重质量、配重后振值作为试重质量、试重后的振值来重新计算最佳的影响系数，经再一次配重即可达到较好的现场动平衡校正效果。

参 考 文 献：

[1]   李生泉，史庆宗，等．200MW汽轮机转子快速动平衡—谐分量—影响系数法的应用[J]．黑龙江电力，2003(3)：214—216．

[2]   安胜利，杨黎明．转子现场动平衡技术[M]．北京：国防工业出版社，2007．4．

[3]   寇胜利．汽轮发电机组的振动及现场动平衡[M]．北京：中国电力出版社，2007．