３ １ ０ ＭＷ仫电机 发电技术论坛 ３１４３００ 笈电机德矽的诊断和处理 张卫军 ，晁义林 ，曹茹士 ，熊 辉 ，葛 祥 １．西安热工研究院有限公司，陕西 西安 ７１００３２ ２．秦山核电有限公司，浙江海盐 ［摘 要］ 对泰山核电有限公司３１０ Ｍｗ核电机组发电机后轴承座振动故障进行相关试验，认为 其振动原因是轴承底座与台板之间垫片厚度不均以及二者表面未清理干净导致接触状 态不良所致，检修中通过更换轴承底座垫片，使８号轴承座振动从１３．１ ｍｍ／ｓ降低到 ３．１ ｍｍ／ｓ，消除了发电机振动故障。 ［关 键词］ ３ｌＯ ＭＷ核电机组；发电机振动；故障诊断处理 １ ［中图分类号］ ＴＫ２６８．［文献标识码］ Ｂ ［文章编号］ １００２—３３６４（２０１１）０１—００６２—０４ Ｅｏｏｌ编号］ １０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—３３６４．２０１ １．０１．０６２ ＤＩＡＧＮＯＳＩＳ ＯＦ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ ＦＯＲ ３ １ ０ ＭＷ ＮＵＣＬＥＡＲ ＰｏＷＥＲ ＵＮＩＴ ＡＮＤ ＤＩＳＰｏＳＡＬ ＴＨＥＲＥｏＦ ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉｊｕｎ ，ＣＨＡｏ Ｙｉｌｉｎ ，ＣＡＯ Ｚｈｅｓｈｉ ，ＸＩＯＮＧ Ｈｕｉ ，ＧＥ Ｘｉａｎｇ １．Ｘｉ’ａｌｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ Ｌｔｄ，Ｘｉ’ａｎ ７１００３２，Ｓｈａａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ＰＲＣ ２．Ｑｉｎｓｈａｎ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ Ｌｔｄ，Ｈａｉｙａｎ ３１４３００，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ＰＲＣ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ’Ｓ ｒｅａｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｆｏｒ ３１０ ＭＷ ｎｕｃｌｅａｒ ｐｏｗｅｒ ｕｎｉｔ ｉｎ Ｑｉｎｓｈａｎ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ Ｌｔｄ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ，ｉｔ ｉｓ ｂｅｌｉｅｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃａｕｓｅ ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｂａｄ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔａｔｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｐｅｄｅｓｔａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｄｐｌａｔｅ ｄｕｅ ｔｏ ｎｏｎ——ｕｎｉｆｏｒｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｃｋｉｎｇ ｐｉｅｃｅｓ ａｎｄ ｎｏｎ—ｔｈｏｒｏｕｇｈ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｓａｉｄ ｐｅｄｅｓｔａｌ ａｎｄ ｂｅｄｐｌａｔｅ，ｔｈｒｏｕｔｈ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｃｋｉｎｇ ｐｉｅｃｅｓ ｕｎｄｅｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｐｅｄｅｓｔａｌ ｉｎ ｒｅｐａｉｒ，ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｅａｒｉｎｇ ｐｅｄｓｔａｌ ｎｏ．８ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒｅｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ １３．１ ｍｍ／ｓ ｔｏ ３．１ ｍｍ／ｓ，ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｒｏｕｂｌｅ ｏｆ ｓａｉｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：３ １０ ＭＷ；ｎｕｃｌｅａｒ ｐｏｗｅｒ ｕｎｉｔ；ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｂｅａｒｉｎｇ ｐｅｄｅｓｔａｌ；ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ａｎｄ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｏｆ ｔｒｏＩｌｂｌｅ 秦山核电有限公司３１Ｏ Ｍｗ核电机组于１９９２年 投产，汽轮机为ＨＮ３１０—５４．５型凝汽式，发电机为 ＱＦＳ一３ｌＯ一２型双水内冷。汽轮发电机组轴系由高中 压（ＨＩＰ）、低压（ＬＰ１、ＬＰ２）和发电机（ＧＥＮ）以及励磁 机（ＥＸＣ）等转子构成，均为双支撑结构，发电机转子的 两个轴承为落地轴承（图１）。 作者简介： 张卫军（１９７２一），男，毕业于西安交通大学能源与动力工程系，高级工程师，从事汽轮发电机组以及旋转机械振动故障的诊断和处理。 Ｅ—ｍａｉｌ： ｚｈａｎｇｗｅｉｊｕｎ＠ｔｐｒｉ．ｃｏｒｎ．ｃｎ ＨＩＰ ＬＰ１ ＬＰ２ ＧＥＮ ＥＸＣ 图１机组轴系结构示意 １振动故障情况 ２００９年３～４月该机组进行第１１次换料（Ｒ１１）大 修后，开机至３ ０００ ｒ／ｍｉｎ时发电机８号轴承座的轴向 振动（８号轴向座振）严重超标。 实测８号轴承座中分面处的轴向座振为２００ ｍ， 顶部的轴向座振甚至达到３００ ｙｍ。另外，８号轴承座 垂直方向振动（８号垂直座振）也较大，且轴承座顶部 沿轴向的垂直座振幅值差别很大，最小约３０ ｍ，最大 接近９０ ｍ。 ２００９年６月对机组进行了振动测试，以确定８号 轴承振动故障原因。 （１）轴承座相对轴振从机组配备的ＴＳＩ系统 （Ｂｅｎｔｌｙ３５００）缓冲输出端子测量，结果见表１。表１中 Ｘ，ｙ分别表示轴承座中分面左右４５。方向测点３ ０００ ｒ／ｍｉｎ下的相对轴振。 表１ ８号轴承座相对轴振实测值 ｆ基频 相位／通频） Ｉｌｍ （。）ｌｌｍ （２）３ ０００ ｒ／ｒａｉｎ下５号～８号轴承座振动测试情 况（位移峰一峰值）见表２。８号轴承座顶部不同位置垂 直座振差别很大，表２中所列为轴承座顶部中间位置 座振的测量值。 表２ ８号轴承座振动实测值 （基频 相位／通频） ｍ （。）／ｌ‘ｍ Ｒ１１大修前后８号座振实测的烈度值见表３。表 ３中座振烈度值均为电厂采用申克仪表测量值（下 同），轴向座振是轴承座中分面下方的测量值，中分面 的轴向座振更大。 表３ ８号座振实测烈度值（通频） ｍｍ／ｓ （３）对８号座振故障进行外特性试验，垂直座振见 图２，轴向座振见图３，轴承座底座、台板以及基础的差 别振动见图４。 ３４ ｌ３ｌ ８２ ３０６ 图２ ８号轴承座垂直方向振动（基频 ：相位） ３０２Ｚ３０，一 —２７Ｏ １２９ ／ ０１ ２６Ｃ 、、 ＼轴 轴 发 Ｉ Ｊ 尸Ｉ Ｊ 电 技 ； 毋ｌ２ ２０５ ｌ４ ２３００ 术 ４／ 一 一 论 坛 轴承座 张 ｎ 广＝１ ／ １ ４ ２８２ 【 Ｊ ／ ２２ ｌ（ ｝板 Ｉ １ 图３ ８号轴承座水平和轴向振动（基频 相位） 发电机侧 励磁机ｆＩ！！ＩＩ 图４ ８号轴承座底座、台板以及基础垂直方向 差别振动实测值（基频 相位） ２ ８号轴承座振动原因分析 轴颈在轴承内转动，通过油膜传递给轴承及轴承 座径向交变力（激振力），在该力作用下轴承座会出现 径向位移（振动）。在相同激振力作用下，轴承座动刚 度较高，位移较小（振动小）；若动刚度较低，则位移较 大（振动大）。如果轴承座沿轴线前后两侧在垂直方向 的动刚度不一致，则动刚度高的一侧位移较小，动刚度 低的一侧位移较大，轴承座会产生轴向摇摆，形成轴向 振动。由于振动的耦合作用，轴向摇摆会在垂直和水 平方向也产生分量。 ８号轴承振动主要是基频成分，属于普通强迫振 动。从相对轴振来看（表１）转子激振力并不大（相对 轴振３０￣６０ ｍ），导致８号座振较大的原因在于轴承 座及其支撑系统。 ８号垂直座振（图２）有以下特征：（１）８号轴承座 发电机侧（简称电侧）振动远大于励磁机侧（简称励侧） 振动，以轴承座顶部振动值为例，电侧为８２ ９ｍ，励侧 发 电 为３４ ｍ，中分面和轴承座底座的数据具有相同特征， 技 只是幅值小一些；（２）电侧和励侧垂直座振的基频振动 术 论 相位相差约１８０。，基本反相，中分面和轴承座底座的垂 坛 直方向振动也具有类似特征；（３）台板电侧和励侧的垂 直振动幅值有一定差别，但是相位基本相同；（４）基础 各测点的垂直振动偏差不大，幅值和相位基本相同； （５）轴承座上位置越高，轴向座振越大（图３）。 ８号轴承座底座和台板的差别振动较大，例如轴 承座底座垂直方向的最大振动为６６ ９ｍ，附近的台板 垂直方向振动仅为３２ ｍ（图４），二者相差一倍以上。 从振动相位来看，８号轴承座在台板上沿轴向前后摆 动，这种轴向摇摆导致了过大轴向座振。 分析振动特征和外特性试验结果，８号轴承座底 座和台板差别振动达５５～６６ ｍ，说明二者的连接存 在问题。８号轴承是落地轴承，出现轴向座振主要原 因有：（１）轴承座地脚螺栓连接松动，轴承座与台板之 间连接不紧；（２）轴承座底座和台板接触状况不良，尽 管螺栓的连接紧力足够，但不能使二者密实接触。 机组在Ｒ１１大修中曾对８号轴承进行了解体检 查，并在轴承座底座和台板之间增加垫片，将８号轴承 座上抬了约０．５ ｍｍ，而Ｒ１１大修后出现振动恶化，因 此检修造成轴承座和台板连接不当是振动恶化的主要 原因。 ３振动故障检查和处理 （１）检查轴承座地脚螺栓和台板地脚螺栓的连接 情况，保证地脚螺栓紧力足够，并且受力均匀。 （２）检查轴承座底座与台板接触情况，在轴承座４ 根地脚螺栓全松的情况下，轴承座底座与台板的接触 面积应在７５ 以上，并且四周间隙小于０．０３ ｍｍ。 （３）８号轴承座底座与台板之间的垫片共有４层， 且每层由若干块小垫片拼接而成，需更换为整块加厚 垫片，以减少垫片层数。 （４）对轴瓦进行检查，防止球面瓦块卡涩以及长期 座振较大对轴瓦乌金造成疲劳损坏。 ２００９年７月２１日机组临时停机，按照以上顺序 对８号轴承及轴承座进行检查，发现台板和基础的８ 根Ｍ６４连接螺栓中的６根螺栓紧力略显不足，还可以 继续紧固；在轴承座底座地脚螺栓全紧的情况下，轴承 座底座与台板间最大间隙为０．１５ ｍｍ（图５），在地脚 螺栓全松的情况下其最大间隙为０．２０ ｒａｍ（图６）；轴 承座底座和台板间隙值明显偏大，即使在地脚螺栓全 紧的情况下，间隙值也远远超过了０．０３ ｍｍ；轴承座底 座和台板之间原有３层绝缘垫片和１层不锈钢垫片， 检查发现３层绝缘垫片均存在标称厚度不准确和厚薄 不均的情况。另外，绝缘垫片表面未清理干净，夹杂有 较多碎屑；轴瓦解体顶隙略有超标。 故障处理措施如下： （１）对连接台板和基础的６根Ｍ６４螺栓进行了紧 固。 （２）检修中将垫片抽去，清理轴承座底座和底板表 面，并将原来的４层拼接垫片更换为３．８０ ｍｍ和０．５０ ｍｍ的２层整块垫片。 机组检修后于２００９年７月２５日２１：Ｏ０达到额定 转速，随即带功率运行，７月３１日带至满功率，各轴承 ０ ０５ Ｏ ＩＯ 振动情况见表４。从表４看出８号轴承不但中分面处 励０ １ ５ ０ １０ ０ 发 的轴向座振烈度值降为３．１ ｍｍ／ｓ，而且垂直和水平方 向的座振也明显降低。 表４检修后满功率下机组各轴承 座振实测值（通频） ｍｍ／ｓ ｏ ｌＯ 侧Ｏ １０ ０ Ｏ５ ０ ０５侧 ０．０５ ０ ０ ０ ０ Ｏ ０ ０ Ｏ 图５地脚螺栓全紧时轴承座底座与台板间隙值（ｍｍ） ０ １０ ０ ｌ０ ｍ 发电机侧 ｏ Ｏ １０ 励０ ２０ ｏ．１ ５ 侧０１５ ．４ 结 论 （１）发电机后轴承轴向座振的原因是轴承座底座 ０ １ ５ ０．１０ Ｏ ｌ５ 与台板之间垫片厚度不均以及二者表面未清理干净， 造成接触不良所致。 图６地脚螺栓全松后轴承座底座与台板间隙值（ｍｍ Ｊ （２）通过更换垫片改善轴承座底座和台板的接触 更换新垫片后，在轴承座地脚螺栓全紧的情况下， 轴承座底座和台板的间隙测量值见图７。 状况，以及紧固地脚螺栓等措施，使８号轴承座振从 ｌ３．１ ｍｍ／ｓ降低到３．１ ｍｍ／ｓ，同时垂直和水平方向座 振也得到不同程度的降低，发电机振动故障消除。 （３）轴承座底座和台板之间还存在一定的局部间 非连续间隙 励 磁 机 侧 Ｏ 隙未能消除，如果彻底消除之后８号轴承座振应更进 一０ 发 。 步降低。 Ｏ 侧 ０ ［参 考 文 献］ ［１］张卫军．秦山核电有限公司机组振动测试分析与故障诊 断Ｉｎ］．西安热工研究院有限公司技术报告，２００９． 非连续问隙 ０ ０ ［２］熊辉．发电机７、８号轴承振动大检修技术总结报告［Ｒ］． 秦山核电有限公司技术报告，２００９． 图７更换垫片后轴承座底座间隙（ｉｎｌｎ） 发 电 技 术 作者撰写论文摘要及选择关键词注意事项 《热力发电》杂志是全国中文核心期刊，请您在撰写论文摘要和选择关键词时，按以下要求进行： １．摘要以２００字为宜。要求语言通顺、精炼、具有实质性内容（背景材料不写，评论性语言不用）， 即是全文的缩写。 论 坛 ２．语法运用恰当。逻辑关系清楚，指代明确，搭配合理；开头不用”本文”字样。 ３．缩写词语交待清楚（外文符号需要用汉语文字说明其含义）。 ４．关键词选３～８个，可显著表示论文的核心内容，最精确地表达论文的各个重要层面。