大型發電機出租振動故障有很多類型，熱彎曲是比較常見的振動故障，其主要原因包括材質問題、冷卻系統故障、轉子線圈膨脹受阻、匝間短路等，從表現上看，這四類故障的特征頻率均為基頻，現場為了這四類故障進行區分，需進行深入分析并進行相關試驗。

隨著汽輪機組的發展，杭州發電機出租轉子超大型化設計使得轉子更容易出現材質不均勻及受熱不均勻等缺陷，引起轉子熱彎曲。上汽1000MW機組自投產以來部分發電機轉子存在不同程度的熱不平衡現象，在機組高負荷狀態下，發電機振動偏大，影響機組安全運行。

本文介紹2臺杭州發電機因熱不平衡導致的熱彎曲造成振動過大的案例，介紹了故障的特征、分析過程和處理方法，可以為其他機組作為參考。

1 機組簡介

該機組汽輪機選用1000-26.25/600/600（TC4F）型超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓凝汽式汽輪機,配以 THDF125/6型水/氫/氫冷卻發電機，勵磁系統采用靜態勵磁和無刷勵磁2種方式。機組軸系由5個徑向橢圓軸承支撐，高壓轉子為雙支撐結構， 中壓和低壓轉子為單支撐結構，杭州發電機出租轉子和勵端小軸為三支承結構， 各轉子間均用剛性聯軸器連接。其軸系布置圖見圖1

 圖1  1000WM杭州發電機出租軸系示意圖

2 A電廠#3機組振動故障分析診斷

2.1振動現象

A電廠#3機組自投入生產以來，杭州發電機在整個沖轉過程中，振動良好，無異常振動特征。發電機在機組初定速以及初帶負荷的時候，#5瓦、#6瓦振動均小于80μm且振動穩定；但隨著機組負荷逐漸升高，#5瓦、#6瓦振動也隨負荷的升高而升高，當機組升至滿負荷時#5瓦、#6瓦振動最大為150μm；當機組負荷下降時，#5瓦、#6瓦振動也隨負荷下降而下降。

2.2 振動相關試驗

為了進一步查明根本原因，對機組先后進行了變氫溫試驗、變密封油試驗、變有功試驗、變無功試驗。

在變氫溫試驗、變密封油溫試驗、變無功試驗過程中，#5瓦、#6、#7瓦振動幅值和角度均無明顯的變化，振動基本保持穩定。

     在進行變有功功率試驗時，隨負荷增加#5、6、7瓦軸承出現明顯爬升，試驗測試數據見表1。

2.3 振動故障特征與原因分析

根據變氫溫試驗、變密封油溫試驗、變無功試驗的試驗結果表明對#5瓦、#6瓦、#7瓦振動無明顯影響，基本可以排除冷卻系統故障、線圈膨脹受阻、匝間短路以及出現動靜碰摩等故障。而從機組變負荷試驗結果表明#5瓦、#6瓦振動上升存在以下幾點特征：

（1）隨負荷上升，#5瓦、#6、#7瓦振動逐漸爬升。

（2）振動爬升主要以基頻成分為主。

（3）在振動爬升的過程中，#6、7瓦相位發生明顯變化，且各工況下振動具有較好的重復性。

（4）當負荷升至滿負荷狀態后，振動還會進一步上升，再逐漸趨于穩定。

綜合以上幾點特征表明，機組在空載和帶初負荷時，振動均在80μm左右，振動雖無明顯變化，但振動幅值相對較大，存在一定的質量不平衡。根據軸系布置圖,#5瓦為低壓缸后軸承，#6瓦、#7瓦為發電機前后軸承，隨著機組負荷升至高負荷時，#5瓦、#6瓦振動上升幅度較大，#6瓦、#7瓦相位增大。根據這些振動特點，判斷杭州發電機轉子受熱不均勻，導致轉子熱彎曲和低發對輪中心產生偏差這兩個方面的可能性較大。

2.4振動處理措施

根據以上診斷結果，決定在機組停機之后，對其進行汽發對輪中心重新校正對中，并在汽發對輪上進行現場動平衡。經計算，在汽發對輪上加重1.04Kg逆轉向120°的平衡塊，降低發電機轉子在高負荷時熱彎曲的振動，兼顧發電機空載時的振動，同時對汽發對輪中心等安裝參數根據廠家要求重新進行調整和對中。

    經過現場動平衡和汽發對輪中心調整后，機組再次啟動，空載時，機組發電機前后軸振均小于60μm以下，振動處于優良水平；機組逐漸帶至高負荷，#5瓦、#6瓦、#7瓦振動平穩，未出現振動異常波動，振動問題得到解決，其各工況振動詳細數據見表2。

3.1 振動現象

B電廠#2機組自基建調試168h試運行以來，機組在空載到帶500MW負荷的時候，發電機#6瓦、#7瓦振動處于優良水平，機組帶高負荷的過程中，#6瓦、#7瓦軸振逐漸上升，且#7瓦瓦振也逐漸上升，尤其在機組滿負荷狀態下，#7瓦軸振最大為162μm，瓦振最大為11.6mm/s；機組負荷下降時，#6瓦、#7瓦振動也隨負荷下降而下降。這一振動現象與A電廠#3機組相似。

3.2振動試驗

從振動現象來看，該機組初步判斷是#6瓦、#7瓦的振動跟負荷有關，即隨負荷變化而變化，且為了進一步查明根本原因，對機組進行了變氫溫試驗、變密封油試驗、變負荷試驗、變無功試驗。

經過變氫溫試驗、變密封油試驗、變無功試驗，在試驗過程中機組發電機#6瓦、#7瓦軸振振動均無明顯的影響，且振動保持穩定。但在無功試驗中，無功功率從低到高變化的過程中，#7瓦瓦振也隨之變化，其變化幅度大于軸振變化，其試驗詳細測試數據見表3。

而從機組的歷史振動數據表明，機組從基建調試168h試運行開始，到幾個月的正式投產運行當中，#6瓦、#7瓦、#8瓦振動在機組各個工況下有著明顯變化，其詳細振動數據見表4。

3.3振動故障特征與原因分析

根據變氫溫試驗、變密封油溫試驗、變無功試驗的試驗結果表明對#6瓦、#7瓦振動無明顯影響，基本可以排除由冷卻系統故障、線圈膨脹受阻、匝間短路以及出現動靜碰摩等引起的故障。但變無功試驗對#7瓦瓦振有一定的影響，且#7瓦瓦振在機組高負荷下較大，結合機組歷史數據來看，#6瓦、#7瓦、#8瓦振動存在以下幾點特征：

（1）隨負荷增大，#6瓦、#7瓦、#8瓦振動逐漸爬升。

（2）振動波動主要以基頻成分為主。

（3）在振動波動的過程中，#6瓦、#7瓦相位變化不大，且各工況下振動具有較好的重復性。

（4）#7瓦瓦振動較大，且受無功功率的影響，瓦振大小與軸振大小不成比例。

綜合以上幾點特征表明，機組在空載和帶到500MW負荷時，#6瓦、#7瓦、#8瓦軸振和#7瓦瓦振振動屬于優良范圍之內，隨著機組負荷的升高，#6瓦、#7瓦振動和#7瓦瓦振逐漸升高，且#7瓦瓦振上升幅度與振動不成比例，根據這些振動特點，判斷杭州發電機轉子受熱不均勻，導致熱彎曲的發生和#7瓦軸瓦剛性偏差這兩個方面的可能性較大。

3.4 振動處理措施

根據以上診斷結果，制定了解決方案，在現階段機組運行過程中，根據變無功試驗對#7瓦瓦振有一定的影響，決定在運行中對無功功率進行相應的限制，以限制#7瓦瓦振波動。在之后的檢修中，在發勵對輪上進行現場動平衡，先后分別加重174g逆轉向260°和300g逆轉向335°，降低發電機轉子在高負荷時熱彎曲的振動，同時對#8瓦振動也有一定的降低，對#7瓦軸承間隙等安裝參數根據廠家的要求進行相應的調整。經過現場動平衡、#7瓦軸承間隙的調整后。機組再次啟動，在高負荷狀態下，#6瓦、#7瓦振動平穩，軸振均處于60μm以下，#7瓦瓦振也處于優良范圍之內，未出現振動異常波動，振動問題得到解決。

4 結論

在分析杭州發電機出租熱不平衡導致熱彎曲振動的時候，往往將重點傾向于發電機匝間短路上，而忽視了轉子本身材質不均勻而導致振動的可能。通過一系列試驗進行振動分析將各種可能的振動故障一一排除，最終確定為因發電機轉子材質不均勻導致的熱彎曲振動。針對這一情況進行現場熱平衡處理，但應根據發電機組熱彎曲引起的振動大小和運行允許量值綜合考慮，不能盲目利用熱平衡手段，情況嚴重時應及時停機進行檢查