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发电机振动大、氢气纯度差,故障原因竟然相同!

发布时间:2019-11-07 阅读:87

    汽轮发电机组振动大,将直接影响到机组的安全运行[1]。某200 MW汽轮发电机组于2006年投产,近年来机组运行中出现发电机6、7瓦振动异常升高的故障,振动频率主要以50Hz工频振动为主,6Y轴振幅值在107μm至145μm之间波动。伴随着发电机轴振升高,出现了发电机6瓦处密封瓦损坏严重,发电机漏氢量急剧增加,严重威胁机组运行安全。通过跟踪对比发电机轴瓦振动的变化,制定了相关试验方案并实施,在分析运行及试验数据的基础上,对发电机轴瓦振动大故障进行了诊断,并进行了相应的处理,汽轮发电机轴系振动处于良好状态,发电机氢气系统运行正常,对汽轮发电机组类似振动故障、氢气系统故障的分析及处理具有借鉴意义。
    汽轮发电机组简介
    某200MW汽轮机为单轴、三缸双排汽、中间再热、间接空冷凝式汽轮机,型号为:NJK200-12.7MPa/535℃/535℃,由一个高压缸、一个中压缸、一个低压缸组成。汽轮机高中压缸为合缸结构,两个低压缸均为双流反向布置并采用落地轴承座。汽轮发电机组轴系中除1号轴承采用可倾瓦式轴承,2号轴承为推力支持联合椭圆轴承,其余均采用椭圆形轴承。
    配套汽轮发电机,采用自并励磁系统为发电机转子绕组供励磁电流。发电机采用定子绕组水内冷,转子绕组氢内冷,定子铁芯及其它部件氢气表面冷却的“水-氢-氢”冷却方式。发电机内部为密闭式循环通风结构,氢气由发电机两端的四角冷却器进行冷却。
    该发电机采用双流环密封油系统,密封油系统由空侧和氢侧两个各自独立又互有联系的的油路组成,空侧和氢侧密封油同时向发电机两端的双流环式密封瓦供油,空侧和氢侧密封油通过两端的平衡阀保持油压相等,空侧密封油和氢气通过主差压阀维持两者差压稳定。
    由于氢气温度不具备试验条件(氢温达到了43℃,且冷却水门已全开,无调整余地),现场未进行氢温变化试验。通过查看机组的历史运行曲线,密封油温度、定冷水温度变化对轴系振动没有明显影响。
    发电机振动故障诊断
    查看6瓦、7瓦轴振相位基本稳定,现场轴瓦处未听受阻,而其他转子线圈膨胀正常,就会导致发电机转子发生热弯曲,即发电机转子线圈不对称膨胀引起热不平衡 ,发电机轴瓦振动增大。这种故障引起振动与励磁电流也有相关性,暂时不能排除。
    发电机冷却系统存在故障
    综合分析,对机组发电机振动增大的故障诊断如下:本发电机热敏性现象明显,轴瓦振动跟随机组有功正向变化,造成这种故障的原因主要为高负荷发电机转子发生热弯曲。发电机转子热弯曲的原因可能为:转子冷却不对称、发电机内摩擦效应。见异常摩擦声音,查看上次6瓦、7瓦密封瓦更换记录,安装尺寸、间隙符合规程要求,可以排除油挡碰磨的可能。
    2号机组启动定速3000rpm时候,6X轴振107μm。随着发电机负荷升高,6瓦振动不稳定,呈现爬升状态。200MW时候,6X轴振158μm,热变量达到51μm。引起发电机热敏性的影响因素很多,包括转子冷却不对称、发电机转子线圈匝间短路、发电机内摩擦效应等。
    发电机转子线圈匝间短路
    2号机组转子线圈匝间短路监测装置未安装,所以无法确认机组是否发生了匝间短路。但对比同厂同类型的3号机组运行情况,在相同有功,相同无功条件下,2号机组励磁电流没有明显增大,不具备匝间短路的现象,所以可以排除此故障。
    发电机内摩擦效应
    如果发电机转子槽楔装配,间隔垫块安装工艺,护环、芯环装配工艺不良,在励磁电流增加的过程中,发电机转子线圈受热膨胀,会导致一部分转子线圈膨胀。
    氢气纯度低故障诊断
    针对发电机氢气纯度低的问题,现场开展如下检查:
    (1)现场检查发电机与压缩空气管路、二氧化碳管路已可靠隔离。
    (2)现场检查2号机组氢侧密封油箱补油管路温度较高,氢侧密封油箱正常排油管路及氢侧密封油快排管路温度与环境温度一致。
    (3)尝试将关闭2号机组氢侧密封油箱补油阀之后,氢侧密封油箱油位快速下降,证明密封油回油量少。
    (4)现场检查氢侧密封油箱油位跟踪良好,排除浮球故障可能。
    (5)将氢侧密封油快排阀开关多次,排除阀门有内漏可能。
根据机组情况,结合现场检查情况分析,发电机氢气纯度低的zui有可能的原因为:由于发电机轴振大,发电机密封瓦损坏严重,发电机密封油串入发电机内部,造成发电机内部氢气受到污染,纯度下降。
    故障处理
    由于现场并不具备发电机解体或返厂检修的条件,而且机组轴系振动的幅值、相位情况基本稳定,所以,在现场具备的条件下,以高速动平衡来补偿发电机热弯曲。
    经过动平衡计算,zui终在发电机转子末端7瓦滑环处燕尾槽加平衡重量757g∠234°。机转子轴颈部位进行了修复,启动后发电机氢气系统运行正常,氢气纯度合格。
    结语
    (1)通过现场对发电机氢气和密封油系统进行检查,并开展发电机轴系在线振动试验,查找到了本机组发电机氢气纯度低以及发电机轴振升高的原因。
    (2)通过现场进行发电机转子高速动平衡,发电机转子的热弯曲状态得到改善,轴系振动处于良好状态,同时对6瓦轴颈进行修复,更换6、7号密封瓦,发电机氢气纯度恢复正常,达到预期的效果。

    从动平衡的结果来看,发电机轴振得到了有效降低,各瓦振动值在优秀范围以内。同时,在机组停运期间,对损坏的发电机密封瓦进行了更换,对磨损的发电。





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