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一、故障機(jī)組的基本信息

此機(jī)為某熱電站1#汽輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電負(fù)荷30MW/h，帶43公斤中壓抽汽，15公斤背壓抽汽。

2018年5月31日大修完成后14:00開機(jī)，并列后發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的前后軸瓦3、4#軸振X、Y向振動大，調(diào)整負(fù)荷無效，手動打閘或聯(lián)鎖停機(jī)，無法維持長時間運(yùn)行。

二、故障過程

1. 故障概況

2018年6月1日凌晨1:19，負(fù)荷15.6MW/h，進(jìn)汽量207t/h， 15公斤背壓抽汽167t/h， 43公斤中壓抽汽未投，在油溫油壓正常、無任何操作的情況下， 1#汽輪發(fā)電機(jī)軸振3x、3y，4x、4y突然增大超過200um（20秒），導(dǎo)致聯(lián)鎖停機(jī)。

當(dāng)轉(zhuǎn)速降至900r/min時，重新掛閘維持1000r/min，但3#軸瓦振動仍在100um以上，打閘停機(jī)，轉(zhuǎn)速降到零時投盤車。

第一次停機(jī)：分析認(rèn)為發(fā)電機(jī)端蓋風(fēng)擋間隙偏小，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱膨脹后發(fā)生輕微動靜摩擦引起的振動。

組織對其拆卸檢查，北側(cè)端蓋的東側(cè)擋風(fēng)板有弧長約80mm的密封齒摩擦痕跡明顯。于是進(jìn)行修磨處理，并適當(dāng)放大間隙45-60絲，處理完畢后再次組織開機(jī)。

6月1日下午13:30處理回裝完成。14:46分組織開機(jī)，15:12并列帶負(fù)荷12MW；20:27升負(fù)荷至20MW，投43公斤抽汽運(yùn)行正常。

第二次停機(jī)：6月2日18:02振動大，檢查及處理。

6月2日18:02分， 1#機(jī)負(fù)荷24.6MW，進(jìn)汽量330t/h， 43公斤中壓抽汽113t/h，背壓抽汽179t/h，在無任何操作、油溫油壓正常且外界管網(wǎng)穩(wěn)定的情況下，發(fā)電機(jī)軸振3x、3y，4x、4y突然增大超過200um（18秒）保護(hù)動作停機(jī)。振動癥狀與上次一樣。

停機(jī)后，發(fā)現(xiàn)盤車擺輪活塞脫出，在盤車脫開的情況下起不到偏心止鎖作用，可能導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中擺輪逐漸下沉，與轉(zhuǎn)子碰摩的情況，故對盤車裝置進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)盤車嚙合輪護(hù)罩脫開側(cè)有碰摩痕跡，對盤車擺輪活塞進(jìn)行了復(fù)位。

盤車自動投入及脫開電磁閥活塞卡澀，對活塞進(jìn)行了研磨處理，檢修完畢后投盤車時發(fā)現(xiàn)電磁閥電源線故障，更換盤車控制柜至電磁閥的電源線。

搶修后組織第二次開機(jī)。6月8日10:00暖機(jī)，13:19并列帶負(fù)荷逐漸加至14MW，期間各指標(biāo)正常，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

第三次停機(jī)：6月9日0:17振動大，檢查及處理情況

6月8日22：00 ，負(fù)荷11.7MW ,進(jìn)汽量169t/h，背壓抽汽114t/h，發(fā)現(xiàn)3、4#瓦軸振逐漸增大，6月9日0:17振動大增至100Um以上，經(jīng)調(diào)整潤滑油溫（35—40℃）、增減負(fù)荷9—12MW），都不能降低軸振值且還在繼續(xù)變大，被迫打閘停機(jī)。

此次停機(jī)后，對振動原因進(jìn)行分析，分析認(rèn)為該振動與汽輪機(jī)無關(guān)，問題應(yīng)出在發(fā)電機(jī)側(cè)。主要懷疑油膜不穩(wěn)、油中有雜質(zhì)；

發(fā)電機(jī)、勵磁機(jī)擋風(fēng)板間隙還是小；發(fā)電機(jī)匝間短路。針對上述問題，先后組織了對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣、直流電阻、交流阻抗試驗，均未發(fā)現(xiàn)異常；

對3、4#瓦進(jìn)行重新檢查，未發(fā)現(xiàn)異常，同時將發(fā)電機(jī)、勵磁機(jī)擋風(fēng)板間隙調(diào)整至75絲,并對勵磁機(jī)定子軸向定位進(jìn)行了修正。

同時又邀請某防爆電機(jī)公司、某建設(shè)工程公司分別對機(jī)組振動情況進(jìn)行分析，初步認(rèn)為發(fā)電機(jī)內(nèi)部可能存在熱態(tài)下匝間短路的問題。

聯(lián)系發(fā)電機(jī)原廠，其答復(fù)“熱態(tài)下匝間短路”難以在現(xiàn)場查證，需返廠試驗。經(jīng)綜合考量，同意由此建設(shè)工程公司進(jìn)行現(xiàn)場試驗，通過試驗數(shù)據(jù)對比出廠數(shù)據(jù)和超速前后的數(shù)據(jù)，判斷有無“熱態(tài)下匝間短路”的故障。

6月17日18:07汽輪發(fā)電機(jī)組沖轉(zhuǎn)，進(jìn)行發(fā)電機(jī)交流阻抗試驗， 18日0:50試驗結(jié)束。數(shù)據(jù)分析得出發(fā)電機(jī)無“熱態(tài)下匝間短路”現(xiàn)象。

為盡可能排除外界干擾，6月22日7:50停盤車，完成了以下工作：恢復(fù)試驗時拆除的勵磁機(jī)二級管；對發(fā)電機(jī)端蓋擋風(fēng)板增加定位銷、螺栓加止退墊調(diào)整4#軸承座絕緣墊；調(diào)試并安裝了S8000在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

第四次停機(jī)：6月22日機(jī)組檢修結(jié)束后，于6月22日21:00組織開機(jī)，23：48分定速3000r/h；6月23日1:00并列帶負(fù)荷至9MW；

6月23日13:13因3、4#瓦振動大停機(jī)，通過S8000確認(rèn)3、4#瓦振動大的原因是由于3、4#瓦油膜失效，產(chǎn)生油膜渦動引起的，應(yīng)對軸瓦做檢修處理。

6月27日再次組織振動原因分析會議，確定需要完成以下工作：

提高3、4#軸瓦穩(wěn)定性，精心調(diào)整軸瓦間隙，頂隙范圍應(yīng)在1.2-1.3‰之間。測量庫存的#4軸瓦頂隙是否在范圍內(nèi)，若合適進(jìn)行更換；

同時對運(yùn)行的3、4#軸瓦通過重掛鎢金的方式調(diào)整軸瓦頂隙至規(guī)定的范圍內(nèi)；

改變接觸角角度：接觸角由廠家要求的60o —90o度調(diào)整至45o—50o之間。

在各軸瓦進(jìn)油管道上加裝壓力表，調(diào)整潤滑油油壓在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)（0.12-0.18MPa），針對2#軸瓦溫度高的問題可采取適當(dāng)增大進(jìn)油量的方法給于解決，在工藝上要注意調(diào)節(jié)油溫、油壓在正常范圍內(nèi)。

機(jī)組完全冷卻后，重新進(jìn)行一次找中心，并適當(dāng)調(diào)整各軸瓦的負(fù)荷承載，調(diào)整數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步提高潤滑油油質(zhì)，主油箱放油并對油箱進(jìn)行清理，同時更換部分潤滑油。

所有檢修工作結(jié)束后，于7月12日進(jìn)行第五次開機(jī)，7月12日14:00開機(jī)并網(wǎng)帶負(fù)荷后，機(jī)組運(yùn)行正常， 3、4#瓦X、Y軸振動在87um左右。

導(dǎo)致1#汽輪發(fā)電機(jī)多次因振動大故障停機(jī)的直接原因是：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)計存在不足，實際臨界轉(zhuǎn)速與油膜渦動轉(zhuǎn)速接近，在油膜渦動引發(fā)下發(fā)生轉(zhuǎn)子共振是造成聯(lián)鎖停機(jī)的主要因素。

通過S8000在線監(jiān)測系統(tǒng)定位，確認(rèn)3、4#瓦振動大的原因是由油膜渦動引起的發(fā)電機(jī)軸系共振。

通過分析發(fā)電機(jī)4#瓦極坐標(biāo)圖得知：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速為1174rpm，與設(shè)計值1460rpm偏離較大，與油膜渦動對應(yīng)的轉(zhuǎn)速1140rpm較為接近。機(jī)組存在軸瓦載荷分配不均，軸瓦穩(wěn)定性差，軸瓦間隙安裝不合適，頂隙范圍超要求，容易引起振動。

2. 故障機(jī)理

軸瓦頂隙過大，減小了上瓦的油膜力，降低了軸瓦的預(yù)載荷，使軸瓦偏心降低，穩(wěn)定性降低。調(diào)整3、4#軸瓦頂隙至35絲（頂隙范圍在1.2-1.3‰之間）。

廠家要求的接觸角60o —90o度過大，相當(dāng)于降低了軸瓦的比壓，降低了軸瓦的穩(wěn)定性。改變接觸角角度：接觸角調(diào)整至45o—50o之間。

重新進(jìn)行了找中心，在保證中心數(shù)據(jù)在規(guī)定范圍內(nèi)的情況下，通過找中心調(diào)整各軸瓦的負(fù)荷承載，中心數(shù)值為：圓周發(fā)電機(jī)高2.5絲、偏電0.5絲，下張口4.5絲、偏電3.5絲。

調(diào)整了3、4#瓦緊力，3#軸瓦球面緊力由3絲降至-3絲（圖紙要求是0至-5絲），3、4#軸瓦軸承蓋緊力分別由10、9絲降至5、4絲（圖紙要求是0-10絲）

同時2018年6月23日早晨8點12分4#瓦X的瀑布圖， 0.38倍頻，18.76HZ, 振動增至9.16um。

此時4#瓦X 的1倍頻，50HZ, 67.24um。

上圖為2018年6月23日13點12分停機(jī)前3#瓦X的瀑布圖，0.38倍頻，18.76HZ, 振動增大至348um 。

3. 措施效果

更換了4#軸瓦。調(diào)整了軸瓦間隙，提高了3、4#軸瓦穩(wěn)定性。

改變接觸角角度：接觸角由廠家要求的60o —90o度調(diào)整至45o—50o之間。

機(jī)組完全冷卻后，重新進(jìn)行了找中心，并適當(dāng)調(diào)整各軸瓦的負(fù)荷承載。

進(jìn)一步提高潤滑油油質(zhì)，主油箱放油對油箱進(jìn)行清理，對油管道進(jìn)行了沖洗。

通過調(diào)整溢流閥降低了潤滑油壓由0.25MPa降至0.19MPa。并在溢流閥前增加了一只PN25,DN80的截止閥作為調(diào)整手段。7月12日14:00開機(jī)并網(wǎng)后，機(jī)組運(yùn)行正常， 3、4#瓦X、Y方向振動最大在87um左右。

第五次開機(jī)，2018年7月13日13點12分時3#瓦X的瀑布圖如下：

4. 故障總結(jié)及思考

機(jī)組檢查檢修時，軸瓦間隙一定要在規(guī)定范圍內(nèi)。

在蒸汽平衡允許情況下，按照規(guī)程要求盡量維持在15MW以上。

加強(qiáng)潤滑油管理，在線濾油機(jī)連續(xù)運(yùn)行；要定時進(jìn)行濾油，及時清理濾網(wǎng)，以保證潤滑油油質(zhì)；根據(jù)優(yōu)質(zhì)化驗結(jié)果，及時對潤滑油進(jìn)行更換或部分更換。

在正常運(yùn)行中，要保證油溫、油壓在正常范圍內(nèi)，同時對油質(zhì)進(jìn)行跟蹤分析確認(rèn)合格。

三、管理問題梳理

在檢修過程中，針對不同的機(jī)型，采取相應(yīng)的檢修策略，做到理論和實踐相結(jié)合。

對潤滑油管理要進(jìn)一步強(qiáng)化，定時進(jìn)行放油檢查，保證潤滑油油質(zhì)合格，保持濾油機(jī)連續(xù)運(yùn)行。