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高炉TRT发电机轴瓦振动故障诊断与处理

吴兴明/攀钢钒能源动力中心设备室    

摘要:针对我公司4#高炉煤气系统TRT发电机组换型改造后试车轴瓦振动大,通过对机组振动数据采集分析,准确判断故障,消除了发电机组轴瓦振动故障,保证设备安全运行。
关键词:故障诊断;不对中;不平衡; 刚性
中图分类号:TH133  文献标志码:B

0  引言
  我公司能动中心二清洗TRT发电机组是4#高炉煤气系统重要设备之一,机组利用高炉煤气余热余压发电。该发电机组是由日本援建的设备,已投运十年,设备存在老化、备品备件组织困难,严重影响设备安全、经济运行,对公司生产创效有较大的影响。
  因此,由国内电机厂家对该发电机组进行了国产化改造,改造后机组存在一定的问题:机组试车轴瓦(3瓦、4瓦)振动大(160μm),对轴瓦振动的原因进行了分析并采取了处理措施。
1 TRT发电机组基本情况
  TRT透平机是通过刚性联轴器与KDA-80H型发电机连接,发电机转子为挠性转子,电机设计为箱式结构。TRT发电机主要参数见表1。

表1 TRT发电机主要参数

电机型号

QFW-7.5-2

转子长度 /mm

3972

二倍频 /Hz

f 2 =2 f =100

一阶临界转速 /( r/min)

2047

转子 质 量 /kg

5300

机组主轴频率 /Hz

f =3000/60= 50

三倍频 /Hz

f 3 =3f =150

二阶临界转速 /( r/min)

6659

2 诊断过程
2.1 结构简图及测点布置情况

  图1为二清洗TRT发电机组结构简图及测点布置情况。

图1 TRT发电机组简图及测点布置

2.2 机组诊断分析与处理
2.2.1 机组振动检测分析
  机组安装后第一次试车时各瓦振动较大,监测数据反映发电机转子存在临时弯曲现象,见图2,为消除转子的临时弯曲对机组降转进行运行。

图2 转子弯曲振动频谱图

  通过维持在2 500r/min运行9h后把机组转速提升到3 000r/min,从检测数据看轴系弯曲被校直。但机组轴瓦的振动还是较大,从频谱图上反映出发电机和透平轴系对中不良[1] ,见图3,轴瓦振动信号出现分频,图4反映出4瓦有可能轻微摩擦[1] 。因此停机对机组轴系对中情况及轴瓦情况进行检查,检查结果是轴系对中情况与安装数据发生变化,数据变化是因转子临时性弯曲被校直后引起的轴系中心的变化。

 

图3 发电机组轴系对中不良谱图      图4 发电机4瓦磨擦谱图

  为了消除联轴器螺栓对中心的影响,对联轴器重新绞孔,螺栓称重配平后全部更换。从轴瓦检查情况看,轴瓦的侧间隙偏小,轴与瓦接触角度不够,有轻微的擦瓦痕迹,与诊断的结果基本吻合。处理完后再次试车,试车振动数据见表2。

表2 试车测点3、4振动数据

转速n/(r/min)

测试日期

测点3振动幅值/(mm/s)

测点4振动幅值/(mm/s)

垂直

水平

轴向

垂直

水平

轴向

2800

5 月 25 日

5.66

4.28

6.49

2.11

1.16

2.47

5 月 28 日

5.36

4.75

11.5

3.71

1.9

11.2

3000

5 月 25 日

12.68

6.11

9.08

3.65

1.94

8.24

5 月 28 日

12.66

6.72

9.75

5.84

1.77

8.22

  从处理后试车数据对比分析,在2 800 r/min及3 000 r/min时测点3和测点4的振动在轴向和垂直方向有明显的增大,在转速2 925r/min时,轴向振动幅值存在明显的增加(达到1.5mm/s),通过检修前后的数据比较,判定造成振动值变化是由于安装精度的原因造成,如存在不对中和不平衡故障。图5为测点4的轴向谱图,图6为测点3垂直方向谱图。因此安排检修人员对机组轴系对中情况进行检查,经检查确认轴系中心数据有变化,经相关技术人员一起查阅资料及研究分析,认为中心数据的变化与电机地脚连接方式和轴承座刚性不足有关[2]

       图5 测点4的轴向谱图         图6 测点3垂直方向谱图

3.2.2 电机振动故障处理
  电机地脚检查,更换垫板重新灌浆处理。但是对于电机轴承座刚性不足问题的处理就不能贸然加固,因设备存在一个固有频率,设备在设计制造时就对这些有考虑,如果电机运行中振动频率和机组轴承座的固有频率相同或者接近时容易造成设备共振,从而损坏设备。为了解决这个问题必须把加固前轴承座的固有频率进行测试,加固后还应进行轴承座固有频率测试。测试数据表现为,测点3处的固有频率在78、94、136、152Hz,测点4的固有频率在60、80、96、104、152Hz,从测试结果看轴承座固有频率很有可能造成轴瓦振动增大,同厂家技术人员研究后决定对机组轴承座进行加固,以增加轴承座的刚度提高固有频率[3]。因在试车过程中电机内部出现异音,经打开电机冷却器后检查发现其内部铁板强度及其结构较薄弱,与其上部结构钢管有明显的金属碰撞的痕迹,由厂家给出方案后进行处理。对电机转子抽芯检查并做动平衡校验,动平衡结果是在测点3端105°加配重65g,测点4端在265°加配重146g,最终离线动平衡的精度重新校验后为G2.5。
4 试车情况
  6月10日检修完试车合格上网发电,试车检测数据见图7和图8。

      图7 测点3垂直方向谱图          图8 测点4垂直方向谱图

  图7和图8为测点3和测点4垂直方向谱图,按ISO3945振动标准对机组振动状态评价为合格。记录数据见表3。

表3 点3和点4振动实测值

转速n/(r/min)

测试日期

测点3振动幅值/(mm/s)

测点4振动幅值/(mm/s)

垂直

水平

轴向

垂直

水平

轴向

2800

5 月 25 日

5.66

4.28

6.49

2.11

1.16

2.47

5 月 28 日

5.36

4.75

11.5

3.71

1.9

11.2

3000

5 月 25 日

12.68

6.11

9.08

3.65

1.94

8.24

5 月 28 日

12.66

6.72

9.75

5.84

1.77

8.22

6月10日( 5.3MW)

7.1

2.14

7.29

5.8

2.67

1.1

5  结论
  通过此次电机改造后的振动诊断与处理工作得到以下经验:
  1) 旋转设备振动故障复杂,特别是综合性故障的出现,一定要对故障的原因分析清楚,抓住主要信息进行研究处理,逐一排除要因。
  2) 精密诊断工作中检测是手段,诊断(结合设备结构特点及劣化趋势分析)是关键,它决定了处理故障的方向与结果。此次故障诊断准确地找到故障源并及时消除,保证了设备的安全正常运行。

参 考 文 献

[1] 谢志江.设备状态监测与故障诊断技术[M].重庆:重庆大学出版社,1998.
[2] 李艳梅,王景生.汽轮发电机组故障的复杂性分析[J].汽轮机技术,2001,43(2):72-74.
[3] 陆颂元.汽轮发电机组振动[M].中国电力出版社,2000.2.

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  评论人:wyvtikk   打分:85 分  发表时间:2015-6-29 22:06:49
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  评论人:玻璃纤维网格布   打分:0 分  发表时间:2015-6-20 20:43:25
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