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300MW机组运行中故障分析
摘要：本文介绍了300 MW机组比较典型的振动故障的原因、特征和诊断方法，可以为诊断同类故障提供借鉴。 关键词：300MW
1. 前言
目前，300 MW机组是我国火力发电的主力机组。从结构设计上，可分为国产型300 MW机组和引进型300 MW机组。与其它型号的汽轮发电机组一样，300 MW机组发生过大轴弯曲、油膜振荡、汽流激振、转子碰摩、不平衡和不对中等故障，但故障特征有所不同，并且国产型与引进型机组在故障的类型和发生频率上也有所不同。本文对300 MW机组比较典型的振动故障发生的原因、特征和诊断方法进行了分析，以便为将来诊断类似故障提供参考，减少判断和排除故障的时间，提高机组运行的可靠性。
2. 国产型300 MW机组高中压转子低频振动
严格地说，除了存在机械和电磁的干扰，在正常运行时，汽轮发电机组主要表现为以一倍频为主的振动，出现低频振动是不允许的。因为低频振动通常是由碰摩和轴系失稳（汽流激振和油膜振荡等）引起的，长期较大的低频振动，可能会造成轴系的疲劳损坏。
在排除碰摩的情况下，引起高中压转子低频振动的主要原因是汽流的激振力。如果叶片顶隙不均匀或部分进汽，将在转子上形成偏离运动方向的作用力。如果轴承的稳定性较差，则可能引发汽流激振，表现为高中压转子轴承突然发生不稳定的振动，持续时间通常不长，一般与特定的负荷有关，振动频谱中出现较大的25 Hz左右的低频分量，幅值不稳定。为了防止汽流激振，可以从降低汽流激振力和提高轴承动刚度两方面着手，保证轴系对中良好，汽缸膨胀顺畅，动静间隙均匀，必要时调整轴承标高，改变汽门开启次序等。
诊断汽流激振故障，主要根据低频分量的幅值大小和机组运行工况。在安装有振动在线监测系统的情况下，如果在机组带负荷运行时高中压转子出现以前没有过的低频振动，在排除转子碰摩的情况下，可以初步认为出现汽流激振，条件允许还可以通过负荷试验进一步确认。如果一时不能消除，可以密切监测低频分量的变化趋势，防止其突然增大。
3. 引进型300 MW机组高中压转子低频振动
某电厂1号机为引进型300 MW机组，轴系包括高中压转子、低压转子、发电机转子和励磁机转子，支承在7个轴承上，发电机转子与励磁机转子之间为单支撑结构，选用EN8000系统，监测1#~7#轴承的轴振（水平和垂直方向）和瓦振。在3 000 r/min定速运行时，约2 h内，6#水平轴振的幅值由59μm增大到74μm，相位由61变化到73，发生明显的爬升和不稳定振动。
引进型300 MW机组6、7号瓦振动爬升和不稳定现象具有一定的普遍性。由于发电机转子和励磁机转子为三支撑结构，使得发电机转子振型与励磁机转子振型相互影响，使动平衡难度加大。同时，励磁机转子相当于发电机转子的外伸端，使得不平衡响应明显增大。
在目前不能改变轴系支撑结构的情况下，提高轴系动平衡精度，严格控制7号瓦轴颈的晃度，保证对轮连接螺栓的紧力一致，调整密封油温度等是控制6、7号瓦振动爬升的有效手段。虽然国产型300 MW机组发电机转子也出现过振动不稳定的现象，但一般是由于不平衡和热态下轴承座对中变化引起的，振幅变化的幅度较小，现场动平衡的效果较好。
4. 转子碰摩引起的振动
转子碰摩是机组常见的故障，对于新投产和大修后的机组几乎是不可避免的。引起摩擦的原因很多，主要是由于不平衡产生的较大振动以及不对中和间隙调整不当造成的。碰摩的发生是其它因素作用的结果，并使振动的性质发生了根本变化，可能导致轴承损坏，转子永久弯曲，甚至机组毁灭性事故。根据摩擦的部位和性质不同，转子碰摩可分为径向碰摩和轴向碰摩，不同转速下的碰摩，不同部位的碰摩（如转子与轴承和汽封的碰摩，转子轴颈与轴瓦下部、中部和上部的碰摩），不同严重程度的碰摩（轻度碰摩、中度碰摩和严重碰摩），局部碰摩和整周碰摩等。
摩擦振动的机理和特征比较复杂。一般来说，转子发生轻微的摩擦时振幅和相位不稳定，出现波动；严重摩擦时振幅急剧增大，波形畸变或削波，频谱中出现较多的低频和高频分量。长时间发生的轻微摩擦振动，其振幅和相位随时间缓慢变化。当转速不变时，如果在一倍频振幅变化的同时能够观测到相位也发生变化，则可以判断是发生了摩擦振动。
虽然调整间隙可以消除摩擦振动，但由于揭缸检修时间长，而且可能导致新的摩擦因素，因此，现场除了动平衡外，一般采用在某转速下运行一段时间，以便磨出合理的间隙。转速的选取以接近临界转速但振动不发散为好，远离临界转速效果差，但太靠近临界转速容易发生大的振动。这种调整工作应由有经验的专业人员进行，把握不好可能会导致轴弯曲事故。
5. 结论
本文介绍了国产型300 MW机组高中压转子低频振动和引进型300 MW机组6、7号瓦振动爬升现象以及转子碰摩故障，这些是300 MW机组较常发生的故障。300 MW机组振动故障既有旋转机械故障的共性又有自己比较典型的特征，在进行信号分析时，要从机组的结构出发，根据故障机理和故障特征，结合同类机组常见的故障，逐步诊断故障，并采取适当的处理措施。安装振动在线监测和故障诊断系统，对于及时了解故障特征，确定故障的性质和原因，是非常重要的。
参考文献
[1][M].,[J].47.
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