刘玉敬1，王殿武2
摘要：本文针对QNFS502型发电机组产生的异常振动，采用河南狮鼎股份有限公司的DCPS08A数据采集和分析处理系统进行检测分析，从时域波形图和频域图的谱图特征上，诊断出机组的转子不对中故障，并简要地分析了振源所在。
关键词：发电机组；异常振动；DCPS08A；时域图；频域图；转子不对中
QNFS502型2#发电机组是神火铝电有限责任公司发电厂的重要设备，2004年3月初线路检修后投入运行时，突然产生了较大的异常振动。为迅速查出该发电机组的故障和振源，确定其严重程度及是否需要立即停机修理，我们使用河南狮鼎股份有限公司生产的DCPS08A数据采集与分析处理系统进行了检测，其发电机组测点简图见图1。汽轮机的型号为N508.832，通过刚性联轴器与发电机相连，转速为3000r/min。
一、检测对比分析
2004年3月4日，在图1所示的各测点上检测，经与机组运行正常时的2004年2月26日检测结果对比发现，测点2和3处的振值显著增加，且测点3处振值增加量大于测点2处振值增加量。因此，选测点3的检测结果予以分析。鉴于测点3的振动速度有效值在水平、垂直、轴向三个方向上，呈现有V水平＞V轴向＞V垂直的规律性，为此特以测点3水平方向的检测结果进行对比分析。
1．时域图分析
由图2可见，机组运行正常时，测点3时域图上显示最大振动速度有效值VRMS=0.7mm/s，时域波形呈现为比较规则的正弦波；而在图3中，发电机组运行正常时的规则正弦波受到了破坏，其波形呈现转子工频fr和2fr的叠加波形，其波形上半周呈现出明显的M型，最大振动速度有效值VRMS=5.6mm/s，是发电机组正常振值的8倍。
据有关资料介绍，对于具有明显特征的波形，可直接用来对设备故障作出初步判断。分析波形有助于区分不同故障。一般说来，单纯不平衡的振动波形基本上是正弦式的；单纯不对中的振动波形比较稳定、光滑、重复性好，呈现“M”型；转子组件松动及干摩擦产生的振动波形比较毛糙、不平衡、不稳定，出现削波现象；而自激振动，如油膜涡动、油膜振荡等，振动波形比较杂乱，重复性差，波动大。
由图3与图2的时域波形和振动速度有效值的对比，结合波形分析法中的规律特征，初步判断是发电机组转子不对中。
2．频域图分析
由图4可见，发电机转子的工作转频为fr=48.8Hz（频率分辨率为5Hz），其对应振动速度有效值VRMS=0.3mm/s；2fr倍频毓=97.7Hz，其对应振动速度有效值为VRMS=0.1mm/s；3、4、5等高次谐波所对应的振动速度有效值均小于0.1mm/s。在图5中可见，转子的2fr、3fr倍频处，其对应的振动速度有效值均增加为VRMS=1.3mm/s；在工频fr和4fr处对应的振值均为VRMS=0.9mm/s。可见振动异常时转子2倍频处的振值是正常值的13倍；其它倍频处的振值也较正常时高数倍。
转子不对中包括轴承不对中和轴系不对中两种情况。轴颈在轴承中偏斜称为轴承不对中，其本身不会产生振动，主要影响到油膜性能的好坏。在转子不平衡情况下，由于轴承不对中对不平衡的反作用，可出现工频径向和轴向振动。机组各转子之间用联轴器连接时，如未处在同一直线上，称为轴系不对中。通常所说不对中多指轴系不对中。用刚性联轴器连接的转子，不对中时往往既有轴线平行位移，又有角度位移，所受力既有径向交变力又有轴向交变力，因而会产生2倍频径向振动和轴向同频振动。
依据图5和图4的对比结果，参照转子不对中故障时的振动特征，结合2#发电机组测点3处频谱特征主要表现为转子转频的两倍，且伴有一次及高次谐波，可判断发电机组转子不对中。
二、故障诊断结论和振源分析
1．诊断结论
根据以上时域图和频域图的分别对比分析，可推断发电机组转子存在不对中故障，即发电机转子与汽轮机转子轴系不对中。参照ISO23721974(E)振动烈度评定标准，其振值跨入注意区，无需立即停机检修，但应加强监护。
2．振源分析及验证
造成轴系不对中的原因除有设计和安装问题外，运行中的许多因素也会导致产生新的不对中：（1）超负荷运行改变了机组的受力状态和热状态；（2）热机保温不良使基础变形不均；（3）环境条件改变，如地基受雨季影响和环境温度变化过剧等；（4）软地脚，即指机组地脚不在同一平面内，或者机器固定在不均匀的底板上，拧紧固定螺栓后机器变形和轴承不对中。经分析，造成2#发电机组转于不对中的主要原因是热机保温不良使基础变形不均所致。利用计划检修时机，对发电机组采取了热机保温措施后，振源消除，振值显著减小至正常状态值。