曲卫军，梁青，陈其俊，王永利
摘要：本文通过对大庆油田热电厂3#机组大修后启动时振动数据的测量，论述了造成机组发电机无法通过一阶临界转速和额定转速，导致低压转子振动剧烈的原因；分别对发电机和低压转子的振动进行了消振处理，保证了机组的正常运行。
关键词：汽轮发电机；动不平衡；振幅；相位；故障诊断；频谱分析；静挠曲
大庆油田热电厂总装机容量60OMW，单机容量2OOMW。3#汽轮机组于1993年投产发电，2004年进行第四次大修。
该机组型号为CC140/N200130/535/535，系单轴、三缸、两排汽、超高压、一次中间、再热双抽冷凝式机组。
性能参数如下：额定功率P=200MW；额定转速n=3000r/min；汽轮机高压转子临界转速n高=1941r/min，中压转子临界转速n中＝1781r/min，低压转子临界转速n底=1616r/min；发电机临界转速n临=l1201260r/min；汽轮机高压缸12级（含调节级），中压缸10级，低压缸10级。
机组轴系结构示意图见图1。
图1
一、发电机故障诊断及处理
1．故障情况
3#发电机组大修后第一次启动时，在1OOOr/min中速暖机过程中两侧6#、7#瓦垂直振动值偏大，分别为42μm和32μm。转速上升到1160r/min时，机组振动保护装置动作，自动停机，表明无法通过临界转速。
2．故障识别与分析
用振通904双通道机器分析仪对再次启机后在1000r/min转速下发电机转子两侧的6#、7#瓦进行监测。
(1)频谱分析(频谱见图2)
图2
(2)振动幅值和相位测量结果(见表1)
6#瓦350°，2.36mm/s(42μm)
7#瓦290°，1.67mm/s(32μm)
将光电传感器移动90°测量，得到
6#瓦84°，2.36mm/s(42μm)
7#瓦196°，1.67mm/s(32μm)
(3)故障诊断和处理
根据6#、7#垂直振动的频谱图和振幅、相位的测量结果，可以初步判断转子存在质量不平衡及变形等问题。经查，发电机转子在大修期间没有进行任何检修，配重块也没有移动，所以可排除因质量变化引起的不平衡。但转子在大修期间静置时间很长，且没有定期盘动，有可能导致挠曲变形，但是弹性变形还是塑性变形，以及变形量均不清楚。考虑到转子在1OOOr/min下的振型属于一阶振型，且低于临界转速，故只可能存在静不平衡，为了避免对额定转速的影响，决定在发电机两侧平衡槽的对称位置上加平衡重量，经计算确定加重量5008，加重角度为280°。
再次启机前将振动保护值调整到200μm，在1OOOr/min时测得6#、7#瓦垂直方向的相位与加重之前相比有50°左右的变化，振动幅值分别为21μm和12μm，变化比较明显。这说明发电机转子挠曲变形量不大，且为弹性变形，故决定提升转速到3OOOr/min。发电机过临界转速时6#瓦垂直振动为120μm,7#瓦垂直振动为50μm，到3OOOr/min时，6#瓦垂直振动15μm，7#瓦垂直振动34μm。
整个轴系振动见表2。
二、汽压机低压转子
1．故障情况
发电机转子通过临界转速的问题解决以后，低压转子5#瓦垂直振动在3OOOr/min时为102μm，远远超出50μm的标准，机组仍不能正常运行。
2．故障识别与分析
用振通904双通道机器分析仪对3OOOr/min下的汽轮机低压转子两侧的4#、5#瓦进行监测。
(1)频谱分析(频谱见图3)
(2)振动幅值和相位测量结果
图3
4#瓦185°，8.Omm/s(50μm)
5#瓦356°，16.54mm/s(102μm)
将光电传感器移动90°测量值：
4#瓦1100，8.Omm/s(50μm)
5#瓦2620，16.54mm/s(102μm)
3．故障诊断及处理
由于本次大修中汽轮机低压转子次末级叶片进行了整级更换，且在对低压转子的高速动平衡中加了大量配重，根据4#、5#瓦频谱及振幅、相位，可以判断低压转子存在质量不平衡。经计算，4#瓦应加配重900g/700,5#瓦应加配重917g/250°。
启机后测得振值如下：4#瓦135°/4.6mm/s(30μm)，5#瓦293°/16.74mm/s(110μm)。
将光电传感器移动90°测量，得到5#瓦25°/16.74mm/s(110μm)。
可以看出5#瓦振动没有变化，4#瓦已经有变化。多次加配重的结果表明，在5#瓦加重对5#瓦本身影响不大，而对4#瓦影响很大，说明要降低5#瓦的振动还应在4#侧加配重。经计算，在4#瓦侧平衡槽的330°处加配重750g，另在5#瓦120°处加300g配重。
到此为止，在5#瓦侧加配重2117g,4#瓦侧加配重1350g。启机后测得各瓦振动情况如表3。
可以看出除了8#瓦水平略高外，其余各瓦的振动基本正常。8#瓦频谱图见图4。
图4
判断系对轮找正有偏差，经处理后降至40μm以下，至此整个3#机组故障诊断及处理过程圆满结束。