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阿尔斯通公司330MW机组发电机振动原因分析及处理过程

作者:岳文 来源:湘直机电(苏州)有限公司 日期:2016-6-12 14:30:24 人气:1261

                                                                       

· 公 司: 湘直机电(苏州)有限公司

· 主 营: 高压电机维修,直流电机维修,电机维修,潜水泵维修,变压器等

· 发布人: 先生

· 时 间: 2016-6-1

· 手 机: 15370793826

 

    针对法国阿尔斯通公司330MW机组发电机振动问题进行分析,将振动处理的经过进行论述,找出造成振动的主要原因,供分析同类型问题时做为参考。

1 #2发电机振动产生经过

    蒙达公司#2发电机组系北重-阿尔斯通公司生产的T255-460型,该机组采用自激式旋转二极管无刷励磁系统,冷却方式为水-氢-氢。#2发电机组于2003年3月份进行了投产后的首次标准性大修,修前未发现机组有任何异常状况。在4月30日机组启动并网后各运行参数正常。第二天巡视发现励磁机端盖垂直振动值达0.14mm。已经严重超出了振动监督的合格范围,随即停机进行了检查处理。以下详细介绍处理经过及原因分析。

2 前两次处理经过及原因分析

2.1  2003年5月1日停机后,根据出现振动的部位分析,主要集中在励磁机本体处。而且励磁机的电枢是悬挂在发电机转子端部,造成振动的可能性极大。励磁机解体后检查未发现安装有异常情况,重新校核联轴节的螺栓力矩为1470N.m,励磁机电枢外圆端部摆度测试值如表1

    表1励磁机电枢外圆端部摆度数值

对应点

1

2

3

4

5

6

7

8

数值(mm)

0.01

0.03

0

-0.04

-0.06

-0.03

-0.03

-0.01

两对称点的代数差均小于0.08mm(标准),说明该点的安装质量符合要求。励磁机装复后冲车至3000r/min,励磁机端盖垂直振动值达0.22mm。根据振动情况可以看出励磁机检查未出效果。随后邀请西安热工研究所专家来厂协助诊断,为了尽快消除振动,对励磁机电枢端部平衡块进行了配重试验,通过3次增减电枢端部平衡块,使得振动消除发电机#7、#8瓦处的轴振和瓦振明显降低,于2003年5月14日,并网带负荷运行,启动后振动测试数据如表2

表2首次带负荷的振动测试值

名称

负荷

MW

#7瓦       

#8瓦

端盖

=

=

=

瓦振

μm

120

14

20

23

37

60

47

280

0

15

18

7

7

32

轴振

μm

120

31

29

 

280

19

14

#2机组启动后,经有关专家和蒙达公司专业人员共同分析,一致认为造成发电机振动的主要原因为

1)发电机和励磁机内部存在碰磨,集中表现在励磁机电枢部位;

2)汽轮发电机组存在膨胀不均匀和热变形。

2.2 #2机大修后从5月14日启动后运行至7月份,发电机振动未发现异常情况。当进入夏季高温时,发电机的冷、热氢温度提高大约15℃,此时发电机

的振动发生了明显的变化,2003年10月14日测试振动的结果如表3

     表3 机组运行5个月后的振动测试值 ,

负荷

MW

轴振(μm)      

瓦振(μm)

#7

#8

#7

#8

330

65.5

54.3

68.2

112

对运行中振动跟踪结果进行分析,得出以下结论

1发电机内氢气温度对励磁机振动的影响特别敏感,振动大小随着氢气温度的变化而变化

2)机组无功负荷的变化,对励磁机振动的影响也较大。#2机组的无功负荷一般只保持在30Mvar左右,无功负荷升高后励磁机的振动明显增大。

运行一段时间后,励磁机的外部振动再次达到0.11mm左右。根据现场的实际情况,于2004年3月16日停机小修,再次对励磁机振动进行处理。励磁机揭盖检查后在其端部增加平衡块75g,发电机#7、#8振动分别降至0.012mm至0.016mm,通过配重后调整氢气温度和无功负荷,运行不久以后励磁机部位的振动值又上升到了0.13mm,发电机组在振动超标的情况下维持运行。

3 #2机组B级检修中对励磁机振动的分析及处理

3.1振动影响着整个汽轮发电机的安全可靠运行,而且超过允许值的振动将带来许多危害,大致可以分析为以下几个方面:

1)引起动、静部分磨擦,并且加速这些部件的磨损,产生偏磨。

2)使某些部件产生过大的动应力、导致疲劳损坏,其中以轴瓦钨金碎裂及烧损轴瓦居多。

3)使汽封、油封间隙加大而降低机组热效率。

4)引起某些坚固件的断裂和松脱,如轴承座地脚螺栓断裂、松动。

5)使定子铁芯叠片或定子绕组绝缘损坏引起短路

根据水电部对3000r/min的汽轮发电机的轴承振动幅值的规定如表4:按这一标准规定判断,#2励磁机的振动处在不合格的范围内,这将对发电机组的运行造成极其严重的危害,所以,必须停机进行振动处理。

表4汽轮发电机的轴承振动标准

转速(r/min)

合格

3000

20μm以下

30μm以下

50μm以下

3-2    前次大修中发电机存在并处理的异常情况

1)     发电机#7瓦轴颈处有3道划痕,其中最严重的一处宽4mm,深2.5mm,对该划痕进行了微弧焊处理,并更换#7瓦。

2)     汽轮机的高、中压缸前后轴封及隔板汽封有磨损,对磨损严重的汽封进行更换,整个通流部分间隙调整在标准范围内。

3)     低、发中心高低偏差0.75mm,对发电机两侧基础进行的调整,使中心高、低差达到标准要求0.04mm,左右0.00

4)     励磁机电枢与发电机转子连接的剪切销钉中有一个犯卡,通过检修现场的手段未能拔出,原位进行了回装。

5)     经试验检测出有3个旋转二极管反向耐压超标,用天平称重后保证质量不变的情况下进行更换,避免由于质量不平衡造成振动。

根据上次大修中发电机存在以及处理的问题,分析了造成机组振动的原因,决定利用#2机组B级检修的机会对发电机进行解体检修,对机组的振动问题做一次彻底处理。

3-3    B级检修中对发电机振动的处理经过

发电机长期在振动超标的情况下运行,造成的危害是显而易见的,这样下去对机组安全稳定造成极大的危害。北方联合电力公司会同北京汽轮电机有限公司的相关专业人员,组织召开了#2机组处理振动的专题会议,决定进行发电机解体检查,并且对转子返厂做动平衡试验。

3.3.1停机前做发电机空载无励磁状态下的振动测试,结果如表5:

   表5  2005年大修前空载测试振动

负荷

MW

轴振(μm)      

瓦振(μm)

#7

#8

#7

#8    励磁机

0

17.9

42

18

26       60

3.3.2转子匝间短路故障录波未发现异常

3.3.3发电机解体后检查处理的项目及内容

1)发电机转子返厂,进行了转子单独以及转子与电枢一体的动平衡测试,动平试验完全合格。

2)转子回装前的绝缘电阻,直流电阻及交流阻抗测试合格。

3)对#7瓦轴颈处微弧焊处理的划痕进行检测,发现其中一处高出0.14mm,经过研磨后使轴颈光滑并达到一致

4)#7轴承下瓦钨金局部受损,将#7轴承更换为原始安装时所用的轴承,并对轴承球面进行刮研,使得接触合格。

5)励磁机电枢与转子连接的剪切销钉间隙稍大,所有销钉重新制作并更换。

6)发电机定子绕组端部振型模态试验及引出线的固有频率测试均合格

7)冷却器内部固定螺栓检查,紧固状态良好

8)发电机定子调整垫片原为多个铁皮垫叠加,本次检修全部更换为不锈钢垫片,而且每处不超出三片,沿发电机纵向呈阶梯状布置,左右厚度完全相同。

9发电机与低压转子重新调中心,二者圆周差<0.005mm,端面差<0.005mm,对轮连接后调整其同心度<0.03mm

3.3.4运行中转子匝间短路故障录波未发现异常

3.3.5励磁机安装的关键点

   #2发电机组的励磁机是旋转无刷励磁系统,励磁机悬挂在发电机的转子端部,励磁机电枢对发电机的振动影响特别大,所以励磁机安装过程中有以下一些工序应严格要求;

1)电枢安装如图1所示,d和d1直径尺寸差值(即间隙)应≥0.6mm,若<0.6mm,应修整导杆绝缘层

外圆(d)

2) 电枢安装后慢转动转子,用百分表检查图2中A、B、C、C、D、E、F各部位的外圆跳动偏差,C点部位外圆跳动两对标称点的代数差应≤0.20mm,间隙K≤H1-H。将各组数据调整在合格范围.。



3)励磁机电枢的安装。检查电枢所带的平衡块一定要紧固,轴销与销孔只有0.01mm的间隙,否则会造成安装困难或晃度过大。

4)转子接地检测装置回装时,要将发射器底座边缘与止口配合好,避免发射器装偏,引发励磁机的摆动。

4、结论

    引起汽轮发电机组振动的原因有很多,主要有电磁和机械方面。发现振动超标后一定要仔细判别振动原因。

4.1为了确定是否属于电磁方面的原因,首先应观察三相电流是否平衡,如不平衡则产生100HZ的振动;其次,再保持负荷值一定,在较大范围改变励磁电流,观察励磁电流对振动的影响,如果随其变化,振动也急剧变化,就表明振动原因是转子绕组存在匝间短路。

4.2为 了确定是否属于机械方面的原因,可保持励磁电流一定,若振动随着有功负荷变化,则表明振动是由于机械原因引起的,通常应在汽轮机上或在汽轮机与发电机联轴 部位上寻找原因,如果振动值较大,而且不随励磁电流或负荷的变化而变,这种现象也属于机械原因引起。转子旋转产生的机械振动。主要表现为50HZ和100HZ两个频率;50HZ的振动主要由转子不平衡引起,并通过轴承、端盖伟给机座,减小的办法就是提高转子大齿和小齿两个方向的刚度不同引起的

4.3机组检修后的安装,一定要严格按照质量标准和工艺要求进行,技术数据调整在合格的范围内,尽量避免由于安装、调试的质量原因而造成振动,使发电机组在优良振动的条件下稳定运行。

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