汽轮发电机轴承座的刚度影响振动技术分析

沈国栋，段宗伟，洪久安

（安徽淮南平圩发电有限责任公司，安徽 淮南 232089）

安徽淮南平圩电厂3#汽轮发电机7#轴承座的轴向振动较大，对机组安全、可靠运行产生了一定影响。为了分析7#轴承座的振动原因，对该机组的振动现象进行了测试和分析，并进行了治理，取得了比较好的减振效果。现将测试分析工作总结出来，以供同类型的机组参考。

1 机组结构

平圩电厂汽轮发电机主机，是由某电气装备有限公司生产的50WT25E-144型国内超临界、单轴、一次中间再热、四缸四排汽、凝汽式汽轮机，铭牌额定功率660MW，汽轮机主机是单轴承支撑落地式轴承座的结构，轴承座与汽缸是分开独立布置的结构，发电机和励磁机转子为三轴承支撑方式，如图1。

2 停机前的机组振动测试

2.1 振动测试结果

7#轴承座的振动一直偏大，在机组停机前对振动进行了测试。图2是7#轴承座外特性测试时的测点布置图。

测试结果总结如下。

（1）7#轴承座7x和7y测点轴振在75～90μm之间。（2）7#轴承座水平方向振动<20μm，垂直方向振动<30μm，总体振动不大。（3）7#轴承座垂直振动呈反对称型摆动。（4）轴承座顶部的轴向振动达到140μm。（5）轴向振动以及垂直、水平振动的频谱中都是以50Hz分量为主，其余频率成分很少，如图3所示。

千斤顶对轴承座振动的影响见表1。

图1 660MW汽轮发电机组轴系布置图

图2 轴承座外特性测试时测点布置

图3 7#轴承座轴向振动频谱图

表1 千斤顶对轴承座振动的影响

2.2 振动原因的初步分析

（1）振动频率主要为50Hz，可以初步排除电气方面各项因素的影响，如：磁力中心偏差、匝间短路等。为进一步排除电气方面故障因素的影响，可以在检修后开机时测试，加励磁电流前后7#轴承座轴向振动变化情况加以确认。（2）轴承座的轴向刚度偏低，对激振力比较敏感。（3）转子上存在不平衡激振力，对轴向振动产生一定影响。

3 停机检修检查的情况

机组停机期间，安排的检查项目情况如下。（1）盘车状态下，架百分表测试励发对轮、7#轴承露出轴段和励磁机最尾端处转轴径向晃度；测试对轮瓢偏的情况；无异常。（2）对7#轴承轴瓦，测量轴颈扬度、轴颈晃度、轴承座扬度、轴承座底部垫块与洼窝的接触情况、轴承紧力、乌金面工作状态均符合标准要求。（3）对7#轴承座4个地脚螺栓的紧力进行检查，符合标准要求。

4 检修后开机过程中的振动情况

开机过程中，测试了机组启动过程时7#轴承座的振动特性以及随转速变化的情况，见图4。

图4 7#轴承座振动随转速变化的情况

从图中可以看出，2650r/min后，随着转速的进一步升高，7#轴承座的轴向振动都急剧增大，突出表现在7#轴承座的轴向上。7#轴承座的轴向振动在3000r/min附近具有比较明显的共振特征。

5 顶举试验

尝试经过两次动平衡试验调整，最终在励磁机尾部加重后，7x和7y的振动大幅度减小，而7#轴承座轴向振动一直维持在比较高的水平上，加重前后振动变化的幅度不明显。动平衡试验时的测点布置如图5所示。

鉴于7#轴承的轴向振动依然维持在较高水平。为了减小7#轴承座的轴向振动，决定在目前轴系平衡状态下开展轴承座的顶举试验，试验观察顶举对轴承座轴向振动的影响。顶举试验在轴承座底部正下方进行，顶举试验过程中，振动变化的情况见图6。从图中可以看出，对轴承座底部施加顶举力后，7#轴承座垂直和轴向振动都减小，其中轴向振动从230μm减小到150μm。顶举对其余各点以及转轴振动的影响较小。顶举力撤销后，7#轴承座的振动随即恢复原状。

图5 动平衡试验时测点布置

图6 顶举试验过程中各点振动变化的情况

6 振动来源分析

（1）加减励磁电流的试验过程中，7#轴承座的轴向振动变化较小，轴承座轴向振动的主频率为50Hz，说明轴向振动受励磁电流的影响较小，基本可以排除发电机电气方面因素对轴向振动的影响，如匝间短路、磁力中心不正、空气间隙不均匀等。（2）2500r/min后，随着转速的升高，轴向振动呈现出明显的爬升趋势，在3000r/min附近，轴承座的轴向振动表现出比较明显的共振特征，表明轴承座的轴向刚度不足，导致轴向共振频率下降到工作转速附近，诱发3000r/min转速下的共振，从而导致轴向振动大。（3）动平衡后，7#轴承的转轴振动大幅度减小，而轴向振动变化的幅度不大，说明轴向振动和转子上不平衡力之间的关系不大。经过动平衡试验调整后，现阶段轴系动平衡的精度已经很高，进一步调整动平衡对减小轴向振动的作用不大。（4）顶举试验表明，施加顶举力后，轴向振动大幅度减小，进一步证实轴承座的轴向刚度或其支撑刚度较低。

该型机组7#轴承座通过4个地脚螺栓支撑在台板上。螺栓的连接不好，容易导致台板与基础的连接不实。此外，二次灌浆老化、垫铁松动等因素也会减小支撑刚度。

7 振动的处理措施与结果

现阶段，为了减小轴向振动，通过在轴承座底部加顶杆的方法来提高轴承座的刚度，将轴承座的共振频率点提升到3000r/min以上，减小轴承座振动对激振力的敏感性，增强抵抗能力。增加顶杆后，轴承座的轴向振动由220mm/s降至63mm/s，振动被大幅降低，满足运行需要，后续在机组检修中，查找引起轴承座刚度不足的原因，彻底解决轴承座的振动问题。

8 结语

针对平圩电厂3#汽轮发电机组7#轴发生的轴承座振动问题进行了分析、研究，发现振动是由于轴承座在机组定速3000r/min附近产生共振引起，通过在轴承座底部增加专用顶杆的方法，增加轴承座的刚度，避开共振频率，解决了轴承座振动对机组安全运行的影响。