5,6号发电机组小修过程中轴承振动及轴瓦温度波动的分析

5,6号发电机组小修过程中轴承振动及轴瓦温度波动的分析

五、六号发电处理厂采用哈萨夫装置制造的qfsn-300-2休闲电子表格，输出系统采用abb-500型静态磁体系统。发电机采用水-氢-氢冷却方式,定子线圈及其相组连接线、主引线、中性点引线及出线瓷套均采用水内冷,转子绕组、定子铁芯及其构件采用氢气冷却。1发电试验过程2007年12月,6号机组小修过程中进行发电机定子绕组水压试验时,发现定子线棒漏水,对发电机定子线棒进行了更换。2008-01-12,6号机组小修后第1次启动,6号发电机6号轴承1号瓦温、6号轴承2号瓦温、6号轴承振动V6X、6号轴承振动V6Y、6号轴承振动V6,共5个测点值在汽轮机从零转速冲转到3000r/min过程中,均能正常反映6号轴承的工作状态。在汽轮机定速3000r/min后进行发电机第1次升压启励过程中,6号轴承1号瓦温、2号瓦温、振动V6X、振动V6Y测点值出现波动。随后,1号瓦温测点值为66℃、2号瓦温测点值为64.3℃且一直保持不变,振动V6Y测点值最大达到150μm。在随后进行的发电机PSS现场整定和投运试验过程中,振动V6X、振动V6Y测点值均出现波动。经电厂热工技术人员检查,测量6号轴承1号瓦温、2号瓦温的端面式热电阻均击穿短路,测量6号轴承振动V6X、6号轴承振动V6Y的本特利3300XL5/8电涡流传感器正常。2原因分析2.1发电机6号轴承振动测量根据6号机组DCS系统采集的曲线进行分析,在6号发电机第1次启励升压过程中,随着发电机转子电流和定子电压的快速上升,发电机6号轴承1,2号瓦温测量值波动几次后便保持不变,发电机6号轴承振动V6X、V6Y测量值呈现高频次波动,其中V6Y测量值超过了汽轮机组振动报警值。在发电机启励升压过程中,汽轮机转速保持不变,发电机6号轴承回油温度基本不变,汽轮机组其他轴承的振动、瓦温均基本不变。在对6号机组DCS系统采集的曲线随着时间的发展进一步分析,发现6号轴承振动V6X、V6Y测量值的波动与发电机转子电流的变化存在一定的相关性。DCS系统采集相关数据曲线如图1所示。2.2端面式热电阻发电机轴承瓦温采用端面式热电阻测量。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性进行的。端面热电阻感温元件由特殊处理的金属铂电阻丝绕制,紧贴在温度计端面,如图2、图3所示。6号轴承1,2号瓦温测量值波动几次后保持不变,端面式热电阻感温元件的阻值不再随被测轴瓦温度的改变而改变,证明端面式热电阻发生了软击穿。经过实际测量,已发生软击穿故障的热电阻击穿温度约为350℃,击穿最小电流为0.6～0.8mA。6号轴承1,2号瓦温测量热电阻不可能发生因温度高而导致软击穿,但存在热电阻因通过较大的电流而发生软击穿的可能性。2.3发电机6号轴承振动vx、vy测量值波动发电机6号轴承振动测量采用本特利公司3300XL5/8型电涡流传感器,发电机6号轴承振动V6X、V6Y测量值波动时,3300XL5/8电涡流传感器探头线圈的电流也出现了波动。根据感应电涡流原理,当电涡流传感器探头与被测轴承之间的距离发生改变时,探头线圈的高频电流将发生改变。2.4电导率15和6.2静电效应汽轮发电机组运行时,电机的轴-轴承-基础回路存在电动势,即轴电压。引起汽轮发电机组轴电压的主要原因包括如下几个方面。(1)静电效应:由于干蒸汽与汽轮机叶片发生摩擦,高速蒸汽在汽轮机转子上产生静电电荷。(2)发电机磁路不对称:发电机磁通不对称引起的轴电压,发电机转子线圈匝间短路产生的轴电压,发电机大轴被磁化所产生的电压。(3)外部电压:源于自并励励磁系统中静止励磁装置产生的轴电压,有源转子绕组保护装置产生的轴电压。2.5发电机两端加缘发电机采用端盖式轴承、椭圆轴瓦。为了防止轴电流流经轴颈,除了发电机转轴在汽端接地,发电机支撑轴瓦球面的瓦套及轴承销钉均与端盖绝缘,并且励端轴承采用双重绝缘,便于在运行中监视绝缘状况。同样,为防止轴电流,在发电机两端加绝缘,部位如下:密封座与端盖之间,油密封及轴承进出油管和外部管道之间,轴承油档与端盖之间。发电机检修时,在油管路完全装好,轴承与轴颈没有接触情况下,轴承与基础座板之间的绝缘电阻应不低于1MΩ,密封座与档油盖与端盖之间的绝缘电阻应不低于1MΩ。2.6轴对地和轴产品磁场(1)当发电机励端轴承绝缘损坏时,发电机转子轴电压有可能击穿油膜,并在击穿瞬间产生轴电流的突变,在油膜附近的轴承、轴瓦处产生磁场。(2)发电机采用自并励励磁系统静止励磁装置时,除了直流分量外,还存在6次、12次等高次谐波分量,而转子绕组对轴、轴径油膜对地存在分布电容,锯齿波电压在分布电容上产生一定的压降,形成轴对地电压。当发电机静止励磁装置三相全控桥晶闸管的控制角快速变化时,三相桥控直流输出波形的幅值也快速变化,由此产生的轴对地电压也将快速变化,有可能击穿油膜产生轴电流,并在油膜附近的轴承、轴瓦处产生高频磁场。当轴电流产生时,由于轴电流感生出的磁场将对附近的电感线圈产生影响,瞬变磁场将在端盖式热电阻两端感应电动势。当这种电动势足够大时将会造成热电阻软击穿。轴电流所产生的高频磁场将对电涡流传感器探头线圈的高频磁场产生影响,使得探头线圈的高频电流发生改变,引起6号轴承振动测量值发生波动。当轴电流密度超过0.2A/cm2,发电机转轴轴颈的滑动表面和轴瓦可能被损坏。2.7发电机转子励磁测量原理当发电机采用自并励励磁系统静止励磁装置时,发电机转子电流内存在高次谐波分量。由于发电机转子励磁电压是通过励端的碳刷和转子内电路送到转子绕组上,转子内的励磁电路穿过发电机励端轴,励磁电流所产生的磁场在转子表面产生高频交流分量,形成电涡流,使轴的金属导磁特性发生改变,从而影响电涡流传感器的测量,引起测量值的波动。3发电机励端缘种(1)设计有发电机机侧大轴的接地电刷,用于释放汽轮机低压段的静电电荷。(2)为了降低汽轮发电机组由于磁路不对称引起的轴电压,设计发电机时应考虑消除或减少轴电压中的三次或五次谐波分量的措施,采用全新的发电机结构。(3)机组安装时严格按照厂家工艺、设计要求,防止转子偏心。(4)发电机支撑轴瓦球面的瓦套及轴承销钉均与端盖绝缘;励端轴承采用双重绝缘;在密封座与端盖之间,油密封及轴承进出油管和外部管道之间,轴承油档与端盖之间进行绝缘。(6)发电机检修安装过程中,在油管路完全装好,轴承与轴颈没有接触情况下,监测轴承与基础座板之间的绝缘电阻应大于1MΩ,监测密封座与档油盖与端盖之间的绝缘电阻应大于1MΩ。(7)为防止转子绕组2点接地短路而产生轴电压,运行时投入励磁回路1点接地保护装置。以上几种防范措施,如将发电机励端所有轴承和油密封进行绝缘,对防止