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1、2009年技术监督会议振动案例分析案例一1、设备概况某电力有限公司#1燃气机组为GE公司生产的燃汽蒸汽联合循环机组，其中燃机为MS9001FA系列PG9351FA重型、单轴、发电用机组，其中压气机和燃机转子均为盘鼓型，压气机转子通过18根长拉杆拉紧，燃机转子通过分段拉杆拉紧。该燃机转子有两个支撑轴承，#1轴承、#2轴承均为可倾瓦轴颈轴承，位于转子两端，转子的轴向推力由双面轴向推力瓦轴承自行平衡。汽机为D-10型、3压、向下排气、一次中间再热冲动凝结式联合循环汽轮机。汽机由高中压合缸和低压缸组成，其中高压有12级，中压有9级，低压有26级。高、中压缸合缸，高、中压部分共用一根转子。高、中压反向布
2、置，以减少轴向推力。低压缸由低压内缸和低压外缸组成，双向分流布置以平衡轴向推力。低压转子和发电机转子通过波形联轴器半挠性连接，高、中压转子和压气机转子通过联轴器刚性连接。整个轴系支承简图见下图。励磁机转子发电机转子压缩机、燃机转子高中压转子转子低压转子#5#6#7#8#9#10#21#3#4轴系支承简图2、 测试设备机组随机安装了#1-#8瓦相对轴振监测装置，轴振监测装置采用BENTLY公司的3500系统。测试时用DAIU208P数据采集分析仪从振动监测装置接入其相对轴振输出信号，对振动进行监测分析。测量采用本特利公司生产的DAIU208数采分析装置，测量装置经过国家计量局认可的计量单位的标定
3、，符合国家有关规定。3、动平衡处理情况3.1某电力有限公司#1燃机机组检修后第一阶段启动由制造厂振动人员进行监测分析，检修后运行#3瓦振动高达150mm，威胁机组安全。对于机组#3瓦振动，制造厂人员认为是中心及摩擦问题，无法通过动平衡处理。在电厂对中心进行一定调整后，振动仍无好转。3.2机组修前振动良好，修后振动增大，通过对振动测试发现，#3瓦振动主要是一倍频成分，振动一倍频相位基本稳定，振动一倍频数值基本没有波动。通过对检修资料的分析，可以排除中心不正，也可以排除轴瓦方面的问题，振动变化只可能是轴系动平衡发生了变化。从振动数据及检修过程分析可以排除转子积垢、断叶片等。从制造厂振动人员记录的第
4、一阶段数据分析发现，检修后第一次启动时，升速过程#3瓦轴振不超过80mm，定速3000r/min时，#3瓦轴振也基本不超过80mm，和修前振动基本一样，说明修后第一次启动高中压转子动平衡状况同修前没有变化，第一次启动定速3000r/min后，#3、#4瓦振动逐步爬升，振动波动爬升一个多小时，最后振动达到跳机值，机组跳闸。机组跳闸后投入盘车，第二天再次启动，这次启动升速过程中，#3瓦振动明显较第一次启动过程振动大，定速3000r/min时，#3瓦轴振达到140mm，此后3000r/min运行，基本维持在此数值；第三次、第四次启动定速3000r/min及带负荷运行#3瓦轴振一直在120-150mm
5、左右，振动成分主要是一倍频。从这些数据可以看出，修后第一次启动轴系平衡同修前没有变化，而在发生碰摩以后的启动运行中，轴系平衡同修前及第一次启动升速时平衡状况发生了较大变化，造成变化的原因是由于第一次启动后较为严重的碰摩造成了转子一定的永久弯曲，导致平衡状况改变，从而振动增大。图：3月5日启动3Y轴振升降速波特图图：3月5日启动4X轴振升降速波特图 图：3月5日启动3X、3Y、4X、4Y轴振趋势图图：3月5日启动3X轴振升降速波特图图：3月7日启动3X轴振升速波特图3.3根据上述分析及前几次开机定速3000r/min及带负荷运行时振动数据，决定通过动平衡来降低振动，为此第一次在#3瓦侧靠背轮处加
6、重，加重后开机，刚定速3000r/min时3x工频振动降至在80mm左右。根据第一次加重情况，为了进一步降低振动，决定对加重进行一定的调整，去掉第一次加重，第二次在#3瓦靠背轮汽机槽重新加重。加重后盘车三个小时后启动，启动升速时在低转速#1#4瓦轴振均较大，分析主要是本次加重时因各种原因导致加重时间过长，拖延了3个小时，此间转子也没有定期翻身，转子产生了较大的热弯曲，加重结束后盘车三个小时，燃机转子热弯曲没有完全恢复，因此造成低转速时机组振动较大。为此决定打闸停机，投入盘车，让燃机转子热弯曲完全恢复，偏心正常后再启动。再次盘车三个小时后启动，机组刚定速3000r/min时，#3瓦相对工频振动均
7、不超过17mm；#4瓦轴振也有所减小，#4瓦工频振动不超过30mm。在#3瓦侧靠背轮加重进行动平衡前后刚定速3000r/min振动数据如表一所示。表一：动平衡前后机组定速3000r/min时#1#4振动数据(工频振动)幅值单位：m工况1x1y2x2y3x3y4x4y3000r/min加重前77695830135536139加重后6675573713162717机组带388MW负荷时各瓦相对轴振数据见表二所示表二：机组带388MW负荷时#1#8振动数据(通频振动)幅值单位：m工况#1#2#3#4#5#6#7#8388MWx97194048402869101y10114354045233138动平
8、衡处理后#1#4瓦升速波特图见图一、图二所示。4、结论及建议修后#3瓦振动较大主要由于在机组检修后第一次启动时汽机发生较长时间的摩擦，造成转子发生一定程度的永久弯曲，从而改变了轴系平衡状况引起振动增大。通过在#3瓦侧靠背轮加重，3x振动降低到40mm以内，工频振动在20mm以内，#4瓦振动也有所减小。#3、#4瓦振动达到优良水平，消除了机组运行的不安全因素 。图一：动平衡处理后#1、#2瓦相对轴振升速波特图图二：动平衡处理后#3、#4瓦相对轴振升速波特图案例二、某发电有限公司#1燃气机组为GE公司生产的燃汽蒸汽联合循环机组，其中燃机为MS9001FA系列PG9351FA重型、单轴、发电用机组（
9、机组及监测设备同案例一）机组振动异常及分析情况1、 2009年4月13日#1机组正常启动，在转速升到2900r/min时，#3瓦振动突然增大，机组跳闸，在进行相应检查后，电厂进行了第二次、第三次启动，但这两次启动均在升速至2500r/min左右时因#3瓦振动大跳机。随后电厂对燃机、低压转子进行了检查，未发现异常。因机组振动过大，机组无法定速3000r/min运行，同时因振动原因不明，也无法制定下一步检查处理计划。2、 4月14日 方天技术人员赶往电厂，调取电厂电厂system 1记录的数据进行分析。4月13日振动突变时当时转速为2874r/min，#1#4瓦振动在两秒钟之内突然增大，由于振动大
10、机组跳闸，机组跳闸后在降速过程当中#1#4瓦振动随转速降低而慢慢减小（#1#4瓦轴振振动突变前后振动趋势图如图一所示），但降速与升速相比，同一个转速下的振动增大较多。振动突增前后#1#4瓦振动数据见表一所示。表一：4月13日#1#4瓦振动突变前后振动数据(单位：mm度)时间1x1y2x2y3x3y4x4y4:28:50104538360333102435053602519020340321204:28:52241306040252702034020030951506224556803、 机组跳闸后电厂做了相应检查没发现异常，电厂又进行了第二次、第三次启动，这两次启动均在升速至2500r/min
11、左右时因#3瓦振动大跳机（第二次、第三次启动3x升速波特图如图三、图四所示），从记录数据中可以看出，第二次、第三次升速在转速过了1000r/min之后#1#4瓦振动随转速增加振动慢慢增大，在升速到2500r/min左右时因#3瓦振动大而动作保护，机组后两次升速到2500r/min过程中振动幅值及相位完全相同。4、 从电厂记录数据看，振动增大后，振动主要成分为一倍频，在振动瞬间增大的同时，一倍频相位也发生突变。第一次跳闸后降速过程振动与第一次升速过程振动在同一个转速下相差很大，第二次、第三次启动升速与第一次启动升速过程振动差异较大，但第二次、第三次启动升速及降速过程振动重复性较好。5、 因振动的
12、主要成分为一倍频，且振动突变后两次启动振动重复性较好，因此振动是普通强迫振动，可以排除碰摩、轴瓦失稳、汽流激振等可能原因，振动突增的原因为激振力突增或支撑刚度突降。但从记录数据看，轴瓦温度、回油温度等正常，运行人员也反映后来启动时现场检查，没有发现轴瓦有异音等。因此造成振动的原因应是轴系动平衡突然遭到破坏，失衡的位置应在#3瓦侧靠背轮和高中压转子这个区域。这个区域造成动平衡破坏的有可能是：高中压转子中心孔堵头脱落、高压转子断叶片、#3瓦侧靠背轮处螺栓拼帽或垫片脱落。根据结构分析中心孔堵头脱落的可能性可以排除，原因只可能是靠背轮处螺栓拼帽或垫片脱落及高中压转子断叶片。根据过去经验如果要在#3瓦侧
13、靠背轮上加重来抵消这种突然失衡造成的影响，需在#3瓦侧靠背轮上加重1000多克。6、 建议首先检查#3瓦侧靠背轮处螺栓拼帽或垫片有无脱落，如无脱落，可以进一步对#3瓦进行检查。7、 检查结果发现#3瓦处靠背轮垫片飞脱，重700多克。对垫片进行处理后，开机正常。图一：#1#4瓦相对轴振突变前后趋势图图二：3x振动突变时升降速波特图图三：第二次升速3x振动升速波特图图四：第三次升速3x振动升速波特图案例三 某发电公司#2燃气机组为GE公司生产的燃汽蒸汽联合循环机组，其中燃机为MS9001FA系列PG9351FA重型、单轴、发电用机组（发电机组及监测设备同案例一）振动异常情况#2机组最近在机组启动过
14、程当中，当转子升速过发电机一阶临界转速（约800rpm）时，发电机前轴承7x轴振有明显增大。机组正常带负荷运行时7瓦轴振水平基本都稳定在70mm，但自3月份以来启动升速过发电机一阶临界转速时7x振动却呈逐渐上升趋势，机组升速过发电机临界时#7瓦振动接近跳机值。据厂方介绍，电厂3月24日先后进行两次启动，第1次在启动升速过程当中，在过发电机一阶临界时7x轴振突变到161mm，过临界后振动迅速下降，直到定速3000r/min时7x振动均属于良好范围；定速3000r/min后机组打闸停机，在机组降速过发电机一阶临界转速时，#7瓦轴振不超过50mm，在整个停机降速过程中，#7瓦振动波特图上未出现明显振
15、动波峰。第2次启动时，升速在过发电机一阶临界转速时7x轴振达到181mm，当转速升至1000r/min后，7x轴振为120mm，随即在该转速迅速打闸停机（发电机自动去励磁），该振动从120mm瞬间（在转速尚未下降时）陡降至30mm，此后降速惰走过程#7瓦振动不超过50mm。根据电厂记录数据，机组在启动时（此时发电机相当于电动机）在发电机临界转速附近振动较大，振动成分主要是一倍频。从机组多次启动、停机振动重复性很好来看，可以排除振动测量仪表方面的故障；从升速及停机过程在发电机临界区域振动相差很大这点看，可以排除轴瓦故障、动平衡不佳、支撑刚度低、测量探头或支架共振等原因；从启动时仅是发电机临界区域
16、振动大，其他转速区及带负荷振动良好这点看，可以排除是电磁干扰造成的测量误差。此外也可以排除转子热变形及热膨胀造成的热不平衡。因此本台机组振动问题是在启动时转子受到了不均衡电磁力，而产生不均衡电磁力的可能有两个，一是发电机空气间隙不均匀，二是发电机转子产生了匝间短路。从机组以前启动振动一直良好，仅是最近一段时间发生启动过程振动逐渐增大来看，可以排除发电机空气间隙不均匀问题。因此该机组启动过程振动大应是发电机转子匝间短路造成的。电厂电气专业对零转速下发电机转子交流阻抗等进行了测量，发现与原始值相比，存在较大差别。为了进一步确认是否存在匝间短路，方天电气专业技术人员建议测量3000r/min下转子交
17、流阻抗等参数并同原始值比较。为此电厂决定#2号燃机启动，升速到3000r/min做发电机交流阻抗试验。机组升降速过程对振动进行了测试，机组从LCI冷拖到698r/min清吹转速，在定速698r/min时7x、8x振动为85、79mm，整个清吹阶段要持续十分钟时间，清吹结束后7x、8x振动爬升到104、79mm。清吹结束机组降速准备点火，在机组降速瞬间，7x、8x振动从104、79mm突然降到53、30mm。机组点火后，随着转速上升#7、#8瓦振动慢慢增加，在过发电机一阶临界转速840r/min时，7x振动最大到178mm，8x振动最大到120mm。过发电机一阶临界后振动迅速下降，直到定速300
18、0r/min时7x、8x振动均属于良好范围，定速3000r/min7x、8x振动为50、27mm。电气试验结束后在降速过发电机一阶临界转速时#7、#8瓦轴振均不超过40mm。本次启动与前几次启动振动现象相同，从振动特征分析，发电机转子存在匝间短路现象。电气专业经过对3000r/min交流阻抗进行测试比对，也确定为2号发电机存在转子匝间短路。分析及结论通过对振动历史数据进行分析以及本次再次启动测试数据分析，2号发电机过一阶临界振动异常不是由机械方面原因引起，造成2号发电机升速过临界振动大的原因应是发电机转子存在匝间短路。电气专业通过对3000r/min转速下的交流阻抗进行试验和比对，也证实2号发
19、电机存在转子匝间短路。建议对发电机转子进行检查处理。检查发现发电机转子确存在匝间短路。处理结束后启动，机组振动正常。图一：7X振动升速波特图图二：8x振动升速波特图图三：7x振动降速波特图图四：8x振动降速波特图案例四1、设备概况某发电厂#1机组为上海汽轮发电集团公司生产的超临界、中间再热、四缸四排汽、单轴凝汽式机组，汽轮机型号为N60024.2/566/566，发电机为水氢氢发电机，型号为QFS6002。汽轮机为六支承，发电机和励磁机为三支承，整个轴系由九个径向轴承支承，轴系支承简图见下图。低压转子发电机转子励磁机转子高中压转子低压转子8#7#9#3#2#6#5#4#1#轴系支承简图机组调试
20、结束时振动优良，投入商业运行后随着时间延长9#瓦轴振慢慢增大。2、测试设备机组随机安装了1#-9#瓦相对轴振及绝对轴振监测装置，轴振监测装置采用飞利浦公司的TSI系统，测试时用DAIU208P数据采集分析仪从振动监测装置接入其输出信号，对振动进行监测分析。测试装置经过技术监督局许可的计量单位的校验标定。3、 测试分析处理概况3.1 2007年2月9日，对机组振动情况进行测试。负荷为518MW，测试数据见下表。振幅值单位：m 相位单位：度8x8y9x9y通频量474821181工频量183619756相位18021426812从测试数据看，9#瓦轴振主要为工频分量。分析为机组运行后，励磁机转子晃
21、度等发生变化引起不平衡量变化，造成机组振动逐步增加。建议调停期间检查励磁机晃度、轴瓦接触及紧力状况，根据检查结果进一步进行动平衡处理。（1） 春节调停期间机组进行检查处理，发现励磁机晃度增大，但因为时间等各种原因未进一步处理，9#瓦接触及紧力不合格，进行了处理使之达到合理值。（2） 根据检查处理情况，决定在励磁机转子加重540克。（3） 2007年2月25日机组启动，启动升速过程9#瓦轴振不超过82m，定速3000r/min及组并网带负荷后，轴振均在60m以内。 机组升速波特图见图一到图四。动平衡处理后振动数值见下表。振幅值单位：m 8x8y9x9y3000r/min69645048320MW
22、56585358图一：9x相对轴振波特图图二：9y相对轴振波特图图三：8x相对轴振波特图图四：8y相对轴振波特图1#机组在动平衡处理后，升降速过程中，9#瓦轴振均不超过85m，振动优良。机组定速3000r/min及带负荷运行时，9#瓦轴振均在60m以内，振动优良。该机组至今9#瓦振动优良。案例五1. 设备概况某电厂4#机组为上海汽轮发电集团公司生产的亚临界、中间再热、双缸双排汽凝汽式机组，汽轮机型号为N30016.8/538/538，发电机为型号为QFSN3002，励磁为静态励磁。汽轮机为四支承，发电机为两支承，整个轴系由7个径向轴承支承，轴系支承简图见下图1.1。励磁机转子发电机转子高中压转
23、子低压转子7#1#6#5#3#4#2#图1.1 轴系支承简图2. 测试设备机组随机安装了1#-7#瓦瓦振和相对轴振监测装置，监测装置采用BENTLY公司的3500系统。测试时用DAIU208数据采集分析仪从振动监测装置接入1#-7#瓦轴振输出信号，对振动进行监测分析。测量采用本特利公司生产的DAIU208数采分析装置，测量装置经过国家计量局认可的计量单位的标定，符合国家有关规定。3. 振动测试情况3.1. 该机组主要是启、停过程中，过高中压转子临界转速时，#1瓦振动过大，停机惰走过程中超过254 um；开机升速时有时会达到跳机值，不得不提高升速率。因高中压缸内部通流间隙较小，如此大的振动严重威
24、胁机组安全。本次测试停机过程数据将结合开机过程数据，进行综合分析，为本次小修中振动处理提供动平衡加重方案。3.2. 机组带负荷运行期间#1瓦轴振略大，通频量达到110 um，一倍频量为72 um左右，根据过去测试分析，主要是在单阀运行切换为顺序阀运行后，转子在汽流左右下上抬，一是使得轴承刚度阻尼变化，从而造成#1瓦处转子对不平衡相应变大，在同样不平衡力作用下，一倍频变大；二是在顺序阀方式下，产生了气流激振，所以振动成分中出现了低频分量，所以在这两种因素作用下，在顺序阀方式运行时，该机组#1瓦振动偏大。#1瓦频谱见图一。3.3. 机组带负荷后测试数据见表3.2所示。3.4. 机组停机过程中，过高
25、中压转子临界转速时，#1瓦振动严重超标，1Y振动最大为326um，1X振动最大为264um。#1-#2瓦停机过临界振动值如表3.1。表3.1高中压转子过一阶临界相对轴振数据1X1Y2X2Y工频242/203298/13689/20594/132通频264326120135表3.2 #1-#4瓦带负荷相对轴振数据工况1X1Y2X2Y3X3Y4X4Y280MW工频73/33481/23725/29320/23923/2578/192-37/2735/273通频1101155855321950513.5. 机组#1-#2瓦停机波特图如图二至图五所示。图一：1X频谱图二：1X降速波特图图三：1Y降速波
26、特图图四：2X降速波特图图五：2Y降速波特图4. 结论及建议4.1. 机组顺序阀运行时#1瓦振动偏大，主要是在单阀运行切换为顺序阀运行后，转子在汽流左右下上抬，一是使得轴承刚度阻尼变化，从而造成#1瓦处转子对不平衡相应变大，在同样不平衡力作用下，一倍频变大；二是在顺序阀方式下，产生了气流激振，所以振动成分中出现了低频分量，所以在这两种因素作用下，在顺序阀方式运行时，该机组#1瓦振动偏大且有波动。建议适当时候联系制造厂家，对顺序阀运行时的阀序进行调整和变化，以消除汽隙激振。4.2. 机组降速过高中压转子临界时振动严重超标，分析为高中压转子存在一阶不平衡，可以通过动平衡来降低激振力，进而降低过高中
27、压转子临界振动大问题。4.3. 高中压转子平衡变化，可能原因为叶片结垢、断叶片、转子制造时存在残余应力经过运行后残余应力释放导致转子平衡变化。本台机组调试时过高中压转子临界振动良好，但第一次大修前过临界振动大，大修中检查未发现结垢、断叶片等情况，大修后通过动平衡解决了过临界振动大问题，现在运行两年多以后，过高中压转子临界振动又变大，平衡状况再次发生变化，因此其最可能的原因为转子制造时残余应力过大，在运行后随时间其应力逐步释放，导致转子平衡状况发生变化。对于这个问题建议电厂向制造厂反映，因为目前很难说残余应力已经完全释放或已释放到某种程度，如果应力将来继续释放，极端情况下有可能会出现能否通过动平衡来继续校正的问题。5、振动处理 根据停机时测试数据及分析计算结果，检修期间，在高压转子两端同时加对称分量，检修后启动，过高压转子临界时，#1瓦轴振最大为70微米。
