1 000 MW机组一次风机电机振动增大原因分析与处理

时间：2024-07-28

曹景芳

(华电国际邹县发电厂，山东邹城 273522)

曹景芳

(华电国际邹县发电厂，山东邹城 273522)

某电厂1 000 MW机组YKK710-4W型一次风机电机大修后振动合格，在运行3个月后振动开始增大并持续增长，振动超标，严重威胁机组的安全、稳定运行。通过振动诊断分析和电流频谱分析，找到振动增大的根本原因是找正不合格，找正调节垫片接触面积小。经重新找正并更换尺寸合适的垫片，避免了故障进一步扩大及更换电机的“过度检修”，缩短了检修时间，节约了检修成本，有力地保障了设备的安全。

YKK710-4W型一次风机电机；振动诊断；电力频谱分析；调节垫片

0 引言

一次风机是火力发电厂锅炉风烟系统的重要设备，主要是供给磨煤机干燥燃煤和输送煤粉所需的热风、磨煤机调温风(冷风)，用来输送和干燥煤粉，并供给燃料燃烧初期所需的空气。某电厂#8机组为1 000 MW机组，一次风系统配置有2台50%容量的PAF19-12.5-2型动叶可调轴流式风机，配套电机为YKK710-4W，额定功率为2 400 kW，额定电压为10 000 V，额定电流为166.6 A，转速为1 492 r/min，绝缘等级F，冷却方式1C611，湘潭电机股份有限公司制造。电机支承方式为电机轴瓦安装在端盖上。

#8机组A一次风机电机在2014年大修中解体检查发现以下问题：(1)定子有2根槽楔出现松动、磨损现象；(2)电机冷却器通风管轻微堵塞；(3)电机定子绕组、转子铁芯油污多，电机底部存积大量油泥；(4)电机引线绝缘强度较弱，电机长时间运行引线容易老化、发热、断裂。大修中进行了以下处理：(1)电机解体，对冷却器、定子绕组、转子进行清理；(2)更换槽楔垫条，重新打紧槽楔；(3)对电机引线加装绝缘热缩管；(4)加装轴瓦密封管道。

大修后振动值合格，试运行记录：“启动A一次风机，进行A一次风机最大出力试验。04：10#8炉A一次风机动调指令100%，位返100.3%，电流147.2 A(额定电流166 A)。05：50 A一次风机电机电流81 A，就地测量A一次风机电机负荷侧振动值为水平66 μm、垂直44 μm 、轴向65 μm。电机非负荷侧振动值为水平32 μm、垂直18 μm 、轴向23 μm。A一次风机风壳振动值为水平20 μm、垂直18 μm 、轴向16 μm(标准≤85 μm)。”与大修前振动值相近。

1 故障现象

在运行3个月后，发现A一次风机电机振动值逐渐增大，直至振动超标，运行记录：“A一次风机电流91.7 A，动调开度66.7%，风机轴承温度无变化，就地检查风机运行正常。测量风机机壳振动值为水平36 μm、垂直15 μm、轴向17 μm。电机负荷侧轴承振动值为水平96 μm、垂直40 μm、轴向90 μm。非负荷侧轴承振动值为水平93 μm、垂直36 μm、轴向80 μm(合格标准≤85 μm)，电机轴承振动不合格。”电机振动情况见表1。

2 原因分析

为查找电机振动增大的原因，对该一次风机电机进行了振动测试和电流频谱测试。

2.1 振动诊断分析

采用振动分析仪CX7进行振动测量分析。电机主要振动频率为电机的工作频率及其谐波频率，其中以1倍、2倍转速频率幅值较为突出，如图1～2所示。风机端主要振动频率为1倍、2倍、4倍转速频率，如图3所示；时域波形图为M形状，如图4～5所示。

进一步将测量点下移，对电机4个角的电机底脚、台板进行差别振动测试，测量工具为Vm-63a，结果见表2。

从表2中可以看出，垂直方向各部位电机底脚与台板振动差别较大，一般来说，测点上下标高差在100 mm以内的2个连接部件，在连接紧固的情况下，振动差别应小于5 μm，而该电机4个角底脚与台板之间的差别振动均在30 μm左右，用手摸电机与台板之间的连接处，4个角处均有明显“咬手”现象，说明电机存在A型机械松动的“虚脚”问题。现场可以观察到找正时所使用的垫片远比电机底座与台板的接触面面积小。

表1 电机振动位移

表2 电机振动位移 μm

图1 电机自由端轴瓦频谱

图2 电机驱动端轴瓦频谱

图3 风机驱动端轴承频谱

图4 电机自由端轴瓦时域波形

图5 电机驱动端轴瓦时域波形

综合上述分析电机振动具有以下特征。

(1)电机振动值不稳定。

(2)电机主要振动频率为电机的工作频率及其谐波频率，其中以1倍、2倍转速频率幅值较为突出。

(3)电机自由端及驱动端轴瓦时域波形为M形。

(4)风机端主要振动频率为1倍、2倍、4倍转速频率。

(5)电机底脚与台板结合面处存在明显的“虚脚”即连接松动。

特征(2)说明存在不平衡、不对中、弯曲、A型机械松动等可能；特征(1)，(3)，(4)，(5)说明轴系存在不对中、连接松动问题。结合电机轴瓦安装在端盖上情况分析，由于找正所用的垫片与电机接触面积小，电机出现“虚脚”，造成电机转子长时间运行后出现轻微弯曲，表现出不对中、弯曲、松动特征。造成电机振动增大的根源在于找正不符合标准[1]。

2.2 电机电流频谱测试

为分析电机是否存在电气故障[2]，对电机进行了电流频谱测试。

在测量电流频谱的同时测量电机的实际转速，该时电机的实际转速为1 496.9 r/min，计算电机的极通过频率，该电机为4极电机，磁极对数为2。测量时实际工作电流频率为49.99 Hz，计算同步转速为1 499.7 r/min。

式中：ns为同步转速，r/min；n为实际工作转速，r/min；p为磁极对数。

以49.99 Hz为中心查找以0.187 Hz为间隔的边带，工作电流谱线与两侧的极通过频率边带的幅值差为86.65 dB，如图6所示。根据电流频谱分析判断的标准越小断条的可能性就越大，幅值差大于55 dB以上没有问题，若是在45～50 dB之间则电机转子条裂纹可能在发展或存在高阻接点问题，若小于40 dB则存在转子条裂纹或断条和高阻接点问题就比较肯定。

图6 电机电流频谱

根据以上判断标准，#8锅炉A一次风机电机无断条等明显电气故障。

2.3 综合诊断结论

综合振动和电流频谱分析，A一次风机电机本体部分无明显异常。电机振动逐渐增大的根本原因在于找正时所采用的垫片小，电机底座与台板的接触面积小，造成电机支承刚度差。而且电机轴瓦安装在端盖上支承较弱，长时间运行后电机转子出现轻微弯曲。

3 处理措施

根据电机振动的发展情况，电机和风机检修人员开始时都认为是电机存在问题，做好了更换电机的准备工作。后经振动诊断人员分析对A一次风机电机进行重新找正，重新制作尺寸大小合适的垫片。

因轴流式风机带有中间轴，在找正时需注意以下事项。

(1)找正的目的是使一转子轴的中心线为另一转子轴的中心线的延续线。因为两个转子的轴是用联轴器连接，所以只要联轴器的两对轮中心线是延续的，那么两转子的中心线也就一定是一条延续的线。要使联轴器的两对轮中心是延续的，则必须满足以下两个条件：一是使两个对轮中心重合，也就是使两对轮的外圆重合；二是使两对轮的结合面(端面)平行(两中心线平行)。

(2)电机找正前首先要按照铭牌标志测出磁力中心位置，在电机联轴器上做上标记，以避免找正后磁力中心偏移导致电机轴瓦振动大和轴瓦温度高。为了找正准确，一般在找正好的电机与台板上打上定位销来准确定位。

(3)一般轴流风机电机轴瓦存在窜动量，因此找正时经常窜轴，应准备内外联轴器百分表各两块。百分表的打表方向为同向，最好方式为表打在朝电动机一侧，防止存在半联轴器记错数据的问题。

(4)电机找正顺序：先调左右后调上下，先调远的后调近的，先调面距后调圆距。

(5)电机找正采用粗找与精找两个步骤，调整电机要用顶丝，不准用大锤敲打。

(6)科学计算：分别测量出第1联轴器与电机前后地脚的距离，第2个联轴器与电机前后地脚的距离，根据相似三角形原理算出第1个联轴器直径与电机前后地脚的倍数，按照数据得出所加或减少的垫片，然后再将其进行叠加，计算的结果即是所需电机提升高度。

(7)电机所加垫片原则不应超过3片，与电机接触面积不应低于80%，新安装电机应该在电机与台板之间预先加装3 cm厚的垫片，然后再对台板进行找正，最后进行二次灌浆。

经重新找正并更换合适垫片后，振动合格，电机振动增大缺陷消除，在动调开度50.8%，A一次风机电流69.5 A，电机负荷侧轴承振动值水平57 μm、垂直38 μm、轴向54 μm，非负荷侧轴承振动值水平33 μm、垂直21 μm、轴向36 μm(合格标准≤85 μm)工况下，电机轴承振动合格，运行近两年来一直振动稳定。