动设备监测课件案例二

汽轮机发电机组故障分析

屈世栋

（中国石油化工股份有限公司天津分公司，天津300271）中石化股份天津分公司装备研究院机组情况介绍状态监测及故障分析问题验证和处理

主要内容机组简介该汽轮发电机组为CC30-9.12/4.4/0.8型高压单缸、冲动、双抽汽凝汽式汽轮机，功率30MW，进汽压力为9.12MPa(a)、温度535℃，额定抽气工况下排汽压力0.O061MPa(a)，工作转速3000r/min。发电机型号QF-15-2，功率15MW，额定电压6300V。中石化股份天津分公司装备研究院机组结构和振动测点如图1。故障/问题描述该机组出现多次启机过程中，当升速至2500~2600RPM时，发电机两端测点振动急剧上升，导致超出机组设定危险值（256μmpp）而无法顺利升速至额定运行转速的问题。

检测仪器该机组采用了GEBently

的3500监测系统，轴振传感器均为3300XL8mm系列，四个垂直方向瓦振均采用9200地震式速度传感器。为了诊断故障对机组进行了不同工况的振动测试，分析数据并得出振动高的原因。升速过程中振动过大的原因分析从发电机两端测点通频及1倍频轴振振动趋势图（图2），可以看出当机组升速至约2500RPM时，发电机两端测点轴振振动幅值迅速上升，最大达到274μm。查看当时机组运行工艺参数，异常情况为机组润滑油油温油压均波动较大，油温偏低，多数情况下润滑油油温在38℃以下，油温油压对轴承的稳定性和油膜刚度影响非常大。

中石化股份天津分公司装备研究院图2发电机驱动端测点通频及1倍频轴振振动趋势图升速过程中振动过大的原因分析结合机组启机伯德图，如图3，发电机转子一阶临界转速在1300rpm~1450rpm之间，而振动突变时运行转速略低于发电机转子一阶临界转速的两倍。

中石化股份天津分公司装备研究院图3发电机转子各测点伯德图升速过程中振动过大的原因分析结合机组测点频谱图可以发现，频谱图的半频谐波振幅增大到接近或超过基频振幅，如图4振动波动和额定转速时频谱图所示，振动波动时半频成分能量骤增已远超过转子工频振动幅值。通过以上分析，该机组在启机升速过程中产生较大振动的原因为出现了半速油膜涡动，发生轴瓦自激振动。

中石化股份天津分公司装备研究院图4振动波动时（2554RPM）和额定转速（3000RPM）时频谱图问题验证和处理找到机组启机升速过程中振动幅值骤增的原因为发生半速油膜涡动故障后，要求现场稳定工艺参数，确保润滑油油温在40℃~43℃，油压稳定在0.1Mpa，启机升速至某一转速区间发电机两端振动幅值过大的问题得到有效解决。发电机转子存在较大的动不平衡该机组定速空负荷下运转时，发电机转子驱动端测点振动幅值仍偏高，结合实时在线监测数据及相关图谱特征，发电机驱动端测点X\Y方向相位差稳定，接近90°，工频能量占90%以上，轴心轨迹近似椭圆，机组启停过程中振动幅值变化与转速的随动性较好，据此分析得出发电机在定速空载下产生较大振动的原因为发电机转子存在较大的动不平衡。

机组定速空负荷运转时，因考虑振动幅值最大点出现在3瓦位置，现场机组暂时不具备加负荷并网的条件，综合考虑整个轴系的振动特点，最终决定只在3瓦位置实施单面动平衡，解决轴系振动的突出问题并尽量减少对其他测点振动的负面影响。现场动平衡实施前后3瓦轴振振动幅值对比如图5，现场动平衡后，发电机端振动较大测点的振动幅值由170μmpp下降至20μmpp以内，变化率高达88%。发电机驱动端3瓦瓦振振幅由5.06mm/srms降至1.16mm/srms。机组除测点2轴振幅值略有上升外，其余测点均出现振幅下降，各测点瓦振下降明显，壳体实测值均在20μmpp以内，现场动平衡效果显著。中石化股份天津分公司装备研究院

中石化股份天津分公司装备研究院图5动平衡前后3瓦轴振幅值对比建议严格控制机组运行工艺参数，优化机组升速暖机曲线。要求现场稳定工艺参数，确保润滑油油温在40℃以上，油压稳定在0.1Mpa，提高轴瓦的稳定性。原机组启机升速暖机转速为500RPM、1200RPM和24