独立轴承座轴向振动大的成因及对策

独立轴承座轴向振动大的成因及对策

张全吉

大唐山东电力检修运营有限公司青岛266500

摘要：泰国项目一台生物质机组（1X135MW）发电机两侧轴承座轴向振动大，最大达528μm，从汽轮机发电机复查中心，检查发电机是否存在磁力不平衡，检查轴承座的轴瓦，测量轴承座、台板和基础的差别振动以及振动相位的变化，紧固轴承座的地脚螺栓和台板固定螺栓，在不同状态下测轴承座固有频率，测试润滑油进回油管道的应力，检查轴承座与台板之间的绝缘垫片，检查台板与垫铁是否发生走动，检查台板下二次灌浆的质量，检查是否由其他激振力引起轴承座轴向振动大等方面查找原因，最终找到原因并消除，轴承座轴向振动指标都回落在标准范围内，降到60μm左右。

关键词：轴承座；轴向振动大；发电机；台板；二次灌浆；磁力不平衡；激振力；固有频率；螺栓；差别振动

Abstract：Thailandprojectforabiomassunit(1X135MW)onbothsidesofthegeneratorbearinghouseaxialvibrationhigh,thebiggestonereach512μm,reviewthecenteroftheturbinegenerator,checkinggeneratorsmagneticimbalanceexists,replacethecorrespondingbearing,measuringbearingvibrationgeneratedwhentheplatenandtheunderlyingdifferencesaswellasthevibrationgeneratingvibrationscorrespondingvibrationphasechanges,tightentheboltandthebearingfixedplatenbolts,tomeasurethenaturalfrequencyofthebearinghouse,measurethestressoflubricatingoilinthereturnpipe,checkingthebearingandtheplatenbetweentheplatenandhorncheckwhetherthemoveoccurs,checkthesecondarygroutinglowertableplatequality,checktheexcitingforcewhichcausingthebearingaxialvibration,etc.Finallyfindthereasonsandsolveit,andthebearinghouseaxialvibrationdowntoabout60μm.

KEYWORDS:Bearinghouse;largeaxialvibration;generator;platen;secondarygrouting;themagneticimbalance;excitingforce;naturalfrequency;differencesvibrationbetweentwoobject;bolt

1前言

1.1工程简介：泰国生物质电站机组型号为C115/N150-13.24/535/535/0.6865。汽轮发电机组轴系中发电机两侧#4、5轴承采用独立轴承座，圆形轴瓦，#4轴承座两侧分别为盘车罩壳和发电机，其中#3轴瓦位于盘车罩壳中；#5轴承座两侧分别为发电机和励磁机。

1.2机组首次启动定速3000r/min后，#4、5轴承X、Y方向振动正常，轴承座水平、垂直方向振动也正常，但两轴承座的轴向振动超标，用手持式测振仪测得#4轴承座轴向振幅高达528μm，#5轴承座轴向振幅高达277μm。现场在汽机转速上升过程中，2800r/min以内，#4、5轴承座轴向振动均良好，振幅在50μm左右未，2800r/min以后轴向振动急速攀升，3000/min左右振幅达到最大值。机组启动数次，此种现象每次均出现。

2独立轴承座轴向振动大形成的原因分析

2.1轴向激振力过大引起轴承座轴向振动过大，原因如下：

1）联轴器对中不好，靠背轮螺栓存在扭力。

2）轴承座标高和轴系扬度不合格，发电机轴承过载。

3）低压转子和发电机转子之间的联轴器两端或发电机转子两端存在较大的力偶不平衡。

4）轴瓦与轴承座之间存在卡涩，轴承座上轴瓦与轴承盖之间间隙过大。

5）发电机存在磁力不平衡。

6）轴承座润滑油进油、回油管道存在扭应力。

2.2支撑系统轴向动刚度偏弱造成轴向振动过大，原因如下：

1）基础动刚度偏弱。

2）台板与接触基础不好，台板与垫铁之间发生走动，或者二次灌浆质量不好，导致连接刚度降低或者不均匀。

3）轴承座根部与台板接触不好，导致连接刚度降低或者不均匀。

4）轴承座或者台板把合螺栓力矩不够或不均匀。

2.3轴承座本身结构刚度不足或者设计存在缺陷，存在结构共振

3独立轴承座轴向振动大的原因排查

3.1轴向激振力过大的原因排查

拆开#3、4轴承座之间汽轮机与发电机之间的联轴器，检查靠背轮螺栓是否有扭力存在的现象，经现场逐一检查，联轴器对中良好，螺栓处不存在扭力现象；第二，复查轴承座标高与轴系扬度，均与设计值相符；第三，复查#4、5轴承座轴瓦顶隙与侧隙均未发生变化，与设计值相符；第四，通过分析发电机并网前后#4、5轴承座轴向振动均未发生变化，同时通过调整发电机励磁电压电流以及水冷风室的风温轴承座轴向振动也均未发生变化，遂排除发电机磁力气隙不平衡的原因；最后，通过现场拆开与轴承座相连的润滑油进回油管道上的法兰螺栓，观察进回油管道无应力存在的现象。

3.2轴承座本身结构刚度不足或者设计存在缺陷的原因排查

3.2.1排查的目的和方法

为了进一步确定发电机两侧#4、5轴承座轴向振动大的原因，采用锤击法获得轴承座、轴承座台板、连接螺栓以及与轴承座连接的管路等部位的频率响应函数并通过频响函数分析确定所测部位在不同工况的固有频率。

3.2.2排查过程概述

分别测量了静止、投高压油、盘车运行等工况#4、#5轴承座轴向固有频率以及与轴承座连接管路的固有频率。

然后测试了#3、4、5轴承箱的基础螺栓及台板在静止、投高压油、盘车等工况的垂直方向振动固有频率。

3.2.3测试结论

1）#4轴承座在静止无顶轴油工况、静止投顶轴油工况和盘车工况的第一阶轴向振动固有频率分别为148.9Hz，89.38Hz和74.88Hz，5#的分别为149.1Hz，87.13Hz和74.88Hz，根据经验盘车工况固有频率最接近运行工况的固有频率，故引起#4、#5轴承座轴向振动过大的原因并不是轴承结构本身共振。

2）#4、5轴承座部分基础螺栓和台板振动的固有频率在50Hz附近，无法排除支撑系统动刚度偏弱是引起#4、5轴承座轴向振动大的原因。

3.3支撑系统轴向动刚度偏弱的原因排查

为排查支撑系统轴向动刚度偏弱的原因，机组启动，汽轮机逐渐升速到3000r/min,根据轴承座的外特性，测得在不同转速下台板的固定螺栓和轴承座的固定螺栓垂直振动值。

从测试振动数据可以看出，轴承座与台板存在明显的差别振动，轴承座的固定螺栓的垂直振动达到了65μm，所以推断台板与轴承座之间的连接是不稳固的；同时从现场测量台板与基础之间也存在明显的差别振动，由此我们断定台板与基础连接不实或者二次灌浆质量不好。我们对轴承座的纵向（轴方向）测量位置两个测点的数据可以看出，由于该两个振动测点的振动相位反相180°，证明该轴承座在沿轴向不停地进行摇摆振动，这进一步证明了该轴承座和台板的极端不稳固性。轴承座与台板的不稳固性，只能是轴承座的固定螺栓紧固不够或者轴承座与台板之间的绝缘垫片存在问题；台板的不稳定性，只能是台板与其下面的支撑它的垫铁之间的松动或者二次灌浆质量不好引起的。

4独立轴承座轴向振动大的解决对策

通过以上措施确定轴承座轴向振动大的原因后，针对如上原因，首先进行了紧固螺栓的工作，把#4、5轴承座与台板的连接螺栓以及台板和基础的连接螺栓逐一进行紧固，保证紧力足够和均匀。机组启动后#4、5轴承座轴向振动都显著降低，但#4轴承座轴向振动值仍远远超出标准范围。随后对#4轴承座进行了临时加固，#4轴承座用支架加固之后轴向振动明显降低，但仍超出标准。随后为彻底解决此问题，对机组进行了如下工作：

1.将发电机转子抽出。

2.将轴承座整体吊开。经检查确认轴承座与台板之间的绝缘垫片数量过多。

3.将台板吊开。

4.重新安装垫铁。反复地对台板与垫铁的接触面充分进行研磨，做到每组垫铁充分接触，其接触面积不小于垫铁面积的75%（每组垫铁）。

5.回装台板。

6.进行混凝土装填。回装轴承座及转子等。

最后，机组启动，轴承座轴向振动大的现象消失，各轴承座轴向振动参数均良好。

参考文献

[1]寇胜利，《汽轮发电机组若干故障的诊断及处理》，电力技术，1989

[2]杨建刚，《旋转机械振动分析与工程应用》，中国电力出版社，2007