某9F級重型燃氣輪聯(lián)合循環(huán)機組，是由西門子制造，容量400MW，主要用于深度調(diào)峰的機組。該機組軸系由燃機-壓氣機轉(zhuǎn)子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子、高中壓轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子組成，燃機轉(zhuǎn)子和汽機轉(zhuǎn)子之間通過SSS（Synchro-Self-Shifting，同步自脫）離合器連接[1]。該機組于2016年5月進行了投產(chǎn)后的首次大修，在大修后起機過程中，5號軸承出現(xiàn)了突發(fā)性振動，該振動較大值達到224μm，嚴重威脅機組的安全穩(wěn)定運行。以下是四川電動機廠家給大家詳解講述異常振動的分析處理全過程。

一、機組起機振動情況

是該機組的軸系結(jié)構(gòu)簡圖，軸系總共有8個支撐軸承，其中1#和2#軸承支撐燃氣輪機-壓氣機轉(zhuǎn)子，3#和4#軸承支撐發(fā)電機轉(zhuǎn)子，6#、7#和 8# 軸承共同支撐汽輪機組的高中壓和低壓轉(zhuǎn)子，5#軸承是SSS離合器前的輕載軸承。

機組大修后于2016年6月20號進行了起機，在整個起機及帶負荷運行過程中，除了5#軸承振動出現(xiàn)異常外，其余軸承振動均在優(yōu)良范圍內(nèi)。圖2是起機過程中5#軸承 X 向和 Y 向的振動趨勢圖，從該趨勢圖可見：

(1) 轉(zhuǎn)速升至3000r/min時，5X和5Y軸振突增，尤其5X較大振動已到224μm，超過報警值。

(2) 在機組帶負荷運行過程中，5X和5Y軸振均有減小的趨勢。帶負荷運行大約5h后，5X和5Y軸振趨于穩(wěn)定，并分別維持在80μm和30μm左右。

(3) 在整個起機及帶負荷運行過程中，一倍頻幅值和相位一直很穩(wěn)定。分析其振動特性圖發(fā)現(xiàn)，該異常振動期間主要表現(xiàn)為1/2頻，即半頻，見圖3。該半頻在帶負荷運行過程中，逐漸減小直至消失。

二、四川電動機廠家振動故障原因分析

5#軸承異常振動主要發(fā)生在轉(zhuǎn)速升至額定轉(zhuǎn)速并帶負荷運行前期，隨著帶負荷過程不斷深入，該異常振動逐漸減小并消失，因此可以排除轉(zhuǎn)子本身的不平衡問題；該異常振動主要表現(xiàn)為半頻，而且該半頻并沒有隨著負荷的升高和降低而出現(xiàn)反復(fù)現(xiàn)象，因此可以排除氣流激振；根據(jù)突變后出現(xiàn)的大幅值半頻分量，基本可以肯定5#軸承出現(xiàn)了油膜失穩(wěn)現(xiàn)象。激發(fā)油膜失穩(wěn)的原因需要進行進一步分析。

查看半頻振動從發(fā)生至逐步減小并穩(wěn)定的整個過程中，潤滑油溫一直保持在57℃左右，變化幅度沒超過3℃，因此可以排除潤滑油溫的影響。

該機組軸系是具有SSS離合器的單軸結(jié)構(gòu)，根據(jù) SSS離合器的安全運行要求，軸系中必須增加一個“輕載”軸承，該軸承可以保證SSS離合器具有較小的動撓度，減小由于不對中造成的碰摩等振動響應(yīng)，防止SSS離合器受到其他轉(zhuǎn)子的振動耦合效應(yīng)。而軸承的穩(wěn)定性設(shè)計要求又需要該輕載軸承對軸系的標(biāo)高和載荷具有較高敏感性。

圖4是5#軸承從SSS離合器開始嚙合到帶負荷穩(wěn)定運行直至振動減小并趨于穩(wěn)定階段的軸心軌跡圖。可以看出：在嚙合階段，5#軸頸中心僅僅下降了5μm；但是在定速帶負荷運行過程中，軸頸中心上抬了近42μm。隨后軸頸中心趨于穩(wěn)定，5#振動也減小并趨于穩(wěn)定，兩者穩(wěn)定時間很一致，說明5#軸承的半頻振動隨著該軸承的軸頸中心上揚而得到了抑制。進一步分析推斷：5#軸承的異常半頻振動是由于SSS離合器剛剛嚙合后，5#軸承標(biāo)高較低，導(dǎo)致其承載較輕，從而激發(fā)了油膜失穩(wěn)現(xiàn)象[4～5]。隨后在帶負荷運行過程中，進汽溫度逐漸升高，缸體膨脹也進一步增大，5#軸承的標(biāo)高也隨之升高，其承受載荷逐漸增大，油膜穩(wěn)定性逐步增強，異常半頻振動也隨之消失，這和軸頸中心上揚抑制半頻振動相吻合。

三、軸系標(biāo)高分布情況測試

為了對上述推斷進行進一步驗證，在機組臨停期間，對冷態(tài)下投入SSS離合器后軸系的標(biāo)高分布情況進行了測試。

不同的軸系狀態(tài)，軸承載荷分配和標(biāo)高分布是不一樣的，在轉(zhuǎn)軸自重、附加部件等載荷作用下，轉(zhuǎn)軸會產(chǎn)生彈性變形。不同軸系部位由于重量不同，產(chǎn)生的變形也不同，其截面彎矩也不同。因此通過測量軸系的多個截面彎矩，就可以計算軸系的載荷和標(biāo)高分布情況。

根據(jù)各轉(zhuǎn)子的物性參數(shù)對機組軸系進行有限元建模，建模時將軸系視為變截面連續(xù)梁，各軸段自重視為均布質(zhì)量，聯(lián)軸器、推力盤、3S離合器、葉片等視為集中質(zhì)量。投入3S離合器后，測量低速盤車狀態(tài)下軸系各測量截面的彎曲應(yīng)變和截面彎矩，然后通過傳遞矩陣計算各軸承的載荷分配和標(biāo)高分布情況。該軸系的應(yīng)變彎矩測點布置示意圖可見圖1所示，其中“×”為彎矩測點位置，一共布置了7組應(yīng)變彎矩測點。

根據(jù)所測截面彎矩計算各軸承載荷和標(biāo)高分布，

五、機組故障治理及總結(jié)

鑒于機組半頻振動現(xiàn)象和應(yīng)變測試結(jié)果，綜合考慮軸系冷熱態(tài)運行情況下的標(biāo)高變化，建議將 5# 軸承標(biāo)高上抬 30μm。在此情況下，既能改善冷態(tài)啟動過程中 5#軸承的承載情況避免油膜失穩(wěn)和油膜渦動的發(fā)生，也能避免熱態(tài)下 5#軸承由于承載過重進而發(fā)生瓦溫高、碾瓦等故障。 檢修后冷態(tài)啟動，機組嚙合過程平穩(wěn)，半頻振動消失，5#軸頸中心上移量也大大減小，嚙合后到帶負荷運行過程中，機組軸系振動總體穩(wěn)定，5#軸振全過程振動值均維持在 80μm 以內(nèi)。 SSS 離合器前的輕載軸承對載荷和標(biāo)高分布很 靈敏，因此在軸系對中過程中，要綜合考慮冷態(tài)和熱態(tài)情況。同時在運行過程中，必須嚴密關(guān)注 SSS 離合器前后軸系的振動變化情況，一旦發(fā)生軸系異 常振動，必須采取處理措施，避免造成事故。

以上就是四川電動機廠家給我們詳解的電動組產(chǎn)生振動的原因，歡迎來電咨詢。