（大唐洛陽首陽山發電有限責（zé）任（rèn）公司，河南偃（yǎn）師 471900）
摘 要：通過對（duì）某（mǒu）型300MW汽輪發電機（jī）組的振動進行跟蹤測試分析，發現該機主勵磁機（#7）軸承振動逐步增大，而軸承垂直、水平振動的高次諧波也同步增大，診斷為軸瓦鎢金損壞。檢查發現#7軸承上瓦脫胎，通（tōng）過檢修處理後，#7軸（zhóu）承的高次（cì）諧（xié）波消失，機組振動恢複到原來正常狀態。
關鍵詞：汽輪發電機組；軸承（chéng）；鎢金；高（gāo）次諧波；振動；診斷
0 概述
汽輪發電機組（zǔ）是一個多轉子多軸承組成的轉子軸承係統（tǒng）。引起汽輪（lún）發電機組振動的因素是多方麵的，總體上又可以分為兩（liǎng）大（dà）類，一是由轉子因素引起的，如（rú）質量不平衡、中心不正、斷葉片、轉子裂紋、動靜碰磨等，另一是由支撐（chēng）係統因素引起（qǐ）的，如軸瓦損壞、軸瓦半（bàn）速渦動、結構共振、動剛度不（bú）足等。而汽輪發電機組軸承基本上都是滑動軸承（chéng），滑動軸承種類很多，有橢圓形、可傾瓦等。滑動軸承工（gōng）作原理主要依靠軸承與軸頸之間的油膜來承（chéng）擔載荷，油膜還可以起（qǐ）到減輕摩（mó）擦、減少磨損的作（zuò）用，油膜的特性，對於整個轉子-支撐-基礎係統的動力（lì）特性有很大影響[1]。
某型300MW汽輪發電機（jī）組主勵磁機#7軸瓦發生了（le）隨時間增加振動逐步增大的現象，其軸振動仍然處於報警值之內，但是（shì）其軸承振動頻譜中有大量高次諧波，高次諧波大於（yú）基頻，為主頻率。在（zài）此分（fèn）析的基礎（chǔ）上，檢（jiǎn）查發現（xiàn）#7軸瓦上瓦磨損（sǔn）、脫胎等，同時調整了發電機-勵磁機波形聯（lián）軸器中心，再次啟動機組振動（dòng）正常，軸（zhóu）承的高次（cì）諧波消失。
1 振動試驗
某（mǒu）廠#4機組是日立公司和東方電（diàn）機廠生產的300MW機組，共有10個支（zhī）承軸承。#1、#2號（hào）軸承為支承（chéng）汽機高中壓轉子的落地軸承（chéng），#3、#4號軸承為汽機低壓轉子的兩個坐落在排汽缸上的支承（chéng）軸承，#5、#6號軸承為（wéi）支承發電機轉子的端（duān）蓋軸承，#7、#8號軸承為（wéi）支承主勵磁機轉子的落地軸（zhóu）承，#9、#10號軸承為支承付勵磁（cí）機轉子的端蓋軸承，發電機轉子與（yǔ）主勵磁機轉（zhuǎn）子（zǐ）由波（bō）形筒半撓性聯軸器連接。
圖1 機組軸係（xì）結構示意圖
機組（zǔ）振（zhèn）動測點布置如下：機組#1～#8軸承均裝有1個電渦流傳感器。該電渦流傳感器在其軸承的測量平麵內的安裝角度與上側（cè）軸瓦的垂直（zhí）中心線成45°傾角，自（zì）汽輪機向發電機方向看，是左45°，稱為為x方向，見圖2。
圖（tú）2 軸（zhóu）振動測點布置示意圖
#4汽輪發電機組自2007年5月大修結束後，#7軸振逐漸增大。振動變化分為三個階段：
1.1 2007年5月至2008年5月#7瓦（wǎ）軸振總體上保持在65um至80um之間，說明（míng）振動狀態良好（hǎo）。
1.2 2008年6月至11月，#7軸（zhóu）振呈加速（sù）上升趨勢，軸振總體上升約30um，期間Z高值達117um。此階段開始定期測試#7軸（zhóu）承振動，主要測量了#7軸承垂直方向和水平方（fāng）向的（de）振動速度的有效值。見表1和表2。可以看出（chū），無（wú）論是軸承的垂直方向還是水（shuǐ）平方向振動，均出現了100Hz、150Hz和200Hz的高次諧（xié）波成份，大於基頻振動，其中150Hz的振動值Z大，成為主（zhǔ）頻率，其次是100Hz的振動，也就是通常所說的2倍頻振動，再次是200Hz的振動成份，50Hz振動Z小，也是通常稱為的基頻振（zhèn）動。
表1 #7軸承垂直振動數據 單位：mm/s
表2 #7軸承水平振（zhèn）動數據 單位：mm/s
1.3 2008年12月後，#7軸振略有增加，基本保（bǎo）持在110um至120um之間窄範圍波動。可以看出（chū），此（cǐ）階段，#7軸振動基本穩定。與2008年10月25日對比，無論是軸（zhóu）承的垂直方向還是（shì）水（shuǐ）平方（fāng）向振動，50Hz、100Hz、150Hz、200Hz的振動均發生了比較大的變化，有的增加，有的減少，但是有一個規律，即150Hz的振動總體上是增加的。
2008年12月3日，#4機臨停，為檢查#7軸振動增大原因，對波形聯軸器及其對輪螺栓和#7瓦進行了檢查，發現#7軸瓦上瓦前部左側有局部脫胎（tāi）現象；為查明#7瓦局部脫胎原因（yīn），啟動後對#7瓦進行了振動測試和分析，發現有高次諧波振動成份存在（zài）。
2 振動原因分析
軸承（chéng）振動頻譜中的高次諧波（bō）是指基頻（1X）的整數倍的頻率成分，如2X、3X、4X、5X….。3000r/min運行時（shí）的（de）頻率（lǜ）為100Hz、150Hz、200Hz、250Hz…。高次諧波振動屬於非線性振動。高次諧波具（jù）有較高（gāo）的能量，如在同樣的振幅下，3X分量（liàng）產生（shēng）的交變力是1X的3倍。因此（cǐ）這種振動往往導（dǎo）致軸瓦的損壞，而軸瓦的損（sǔn）壞又使這種振動進一步加劇（jù）。高次諧波振動一般有一個發生和發展的過程（chéng），一旦振動達到較高的水平，說明軸瓦已經損（sǔn）壞。[2]
高次諧波產生的原因是多（duō）方麵（miàn）的，往往是軸承存（cún）在（zài）某種缺陷和損壞的反（fǎn）映。包括：墊鐵接觸（chù）不（bú）良：墊鐵在軸承蓋和上（shàng）瓦之間，軸承蓋（gài）必須（xū）與墊（diàn）鐵接觸良好，並有一定的緊力，一般為0.05～0.15mm。如果緊力消失，甚至出現（xiàn）間（jiān）隙，軸承蓋與墊鐵（tiě）之（zhī）間的剛度將隨著軸（zhóu）承座垂直方向的（de）位移而變化；軸（zhóu）瓦損壞：軸瓦大麵積損壞（huài），破（pò）壞（huài）了油膜形成的正常條件，使軸徑與軸瓦之間發生幹摩檫（chá），這時軸承（chéng）的剛度會表現（xiàn）出強烈的非線性；大的轉子振（zhèn）動：當（dāng）轉子振動超過軸承間隙（xì）時，將引起軸徑和軸瓦的直（zhí）接撞擊，這會導致墊鐵緊力的消失和軸瓦的損壞。
該機組#7軸瓦表現為（wéi）軸振動和軸承振動逐步增大，振動的通頻值遠大於基頻值，振動頻譜除了基頻之外，還有較大的2X、3X、4X….等分量（liàng），其中3X振動Z大。而#7軸瓦的軸振Z大為117μm，說明轉子振動不是太大。另外查閱檢修記錄，墊鐵緊力也在合格範圍。因此軸瓦損壞不能排除，需要檢查（chá）處理。
另外通過觀察隨著#4機#7軸振的增加，軸瓦溫度（dù）呈下降趨勢。2008年6月到2008年12月，#7軸振由76μm上升（shēng）至110μm，其軸瓦溫度（dù）從56℃下降至50℃。而#4機主勵磁機的勵側軸瓦（#8瓦）溫度一直穩定在58℃左右。說明#7瓦運行中軸（zhóu）承脫空，負（fù）載減小，軸頸在軸承中的偏心率（lǜ）減小，穩定（dìng）性降低，導致勵磁機轉子中心發生變化，造成#7瓦上瓦麵與軸（zhóu）頸（jǐng）接觸、磨（mó）損，引起上瓦脫胎是產生高次諧波振動的主要原（yuán）因。因此，除了處理損壞上瓦外，還需要（yào）檢查調整發電機-勵磁機波形聯軸器中心。
3 處理措施
2009年5月，#4機（jī）B級檢修，對#7瓦進行解體檢查（chá），發現#7瓦（wǎ）上瓦局部脫胎，如圖3。與測試分析結果相符。
圖3 上（shàng）瓦脫胎情況圖
檢查（chá）調整情況為：將（jiāng）勵磁機中心比設計（jì）中（zhōng）心提高（gāo）0.03～0.05mm，以增加#7瓦運行狀態下的負載。同時，按照標準將波形聯軸器與發電機轉子同心度調至標準（zhǔn）值以內。#4機勵磁（cí）機修後中心實際提高了0.035mm。#4機勵磁機波形聯軸（zhóu）器與發電機轉子（zǐ）同心度修後Z大偏差為0.2mm。
2009年6月，#4機啟動。負荷300MW時，#7軸振為46μm，軸瓦溫度為（wéi）58.5℃；#8軸振為36μm，，軸瓦溫度為59.5℃。說明#7軸振達到優良水平，而#7瓦軸承振動高次諧波成份消除，至（zhì）今運行穩定，見表3、表4。
表3 #7軸承垂直振（zhèn）動數據 單（dān）位：mm/s
表4 #7軸承水平振動數據 單位：mm/s
4 結（jié）語
4.1 該機組軸瓦損壞的振動特征主要表現在軸振動和正常振動逐（zhú）步增大，軸承振動頻譜中出現明顯的高次諧波成份，其中150Hz為主頻率，100Hz、200Hz振動成份也比較明顯。
4.2 #7瓦由於負載小，主勵磁機運行狀（zhuàng）態下轉子（zǐ）中心發生變化，引（yǐn）起#7瓦上瓦麵與軸頸接觸、磨損和上瓦脫胎，是造成#7瓦產生高次諧波振動（dòng）的主要（yào）原因。
4.3 轉子振動狀態（tài）的細微變化都能從頻譜上有所反（fǎn）映，針對（duì）異常情況，連續跟蹤，認真分析（xī），是發（fā）現和解決問題的關鍵。
參考文獻
[1]張值明.滑動軸承的流體動力潤滑理論[M].北（běi）京：高等教育出版社，1986.
[2]寇勝（shèng）利.汽輪發電機組（zǔ）的振動及現場動平衡[M].北京：中國電（diàn）力出版社，2007.
