一、簡述
　　某電廠2號機組為東方汽輪機廠設計生產的N660-25/600/600型超超臨界壓力、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機，配套東方電機股份有限公司制造的QFSN-660-2-22B型發(fā)電機。2015年8月，首次成功沖轉，定速3000r/min時刻，軸振、瓦振良好，達到了國標對新裝機組振動水平的要求。
　　機組并網(wǎng)后，低壓缸瓦振和發(fā)電機振動逐漸增大；機組負荷450MW時，5－8瓦瓦振超過60μm，7瓦軸振也超過110μm。振動專業(yè)技術人員協(xié)助電廠對2號汽機的振動異常情況進行分析和安全評估。
　　二、事故經過
　　從機組首次并網(wǎng)后的歷史數(shù)據(jù)來看，2號機組的振動異常現(xiàn)象主要有以下幾個特征：
　　1、首次定速3000r/min空載運行時，機組軸振、瓦振良好；帶負荷后，低壓缸B缸及發(fā)電機振動隨負荷升高明顯增大，其中以5－8瓦的瓦振及7Y軸振對負荷的變化Z為敏感，負荷大于450MW時，5－8瓦的瓦振、7Y軸振就超過了報警值。
　　2、低壓缸及發(fā)電機振動與負荷的跟隨性具有可逆性，即隨負荷升高而增大，負荷降低后，振動基本能恢復至原始水平。
　　3、初并網(wǎng)時刻，機組負荷33.6MW(無功27.4Mvar)，7瓦軸振/瓦振分別為33μm/13μm，8瓦軸振/瓦振分別為24μm/38μm；負荷增加至560MW時(期間調整了無功功率)，發(fā)電機振動達到峰值，7瓦軸振/瓦振分別為136μm/76μm，8瓦軸振/瓦振分別為86μm/92μm。
　　4、瓦振與軸振比值偏大，即瓦振大、軸振小的問題：主要表現(xiàn)在5，6，8瓦上，目前普遍認為瓦振與軸振比值的正常范圍為0.1～0.5；就2號機組來說，初定速3000r/min時，瓦振與軸振的比值不到1，而帶負荷后6瓦比值超過2.5。
　　5、6Y軸振經常出現(xiàn)間歇性大幅跳變，在30μm～300μm范圍內大幅波動。

　　三、事故原因
　　1、6Y軸振經常出現(xiàn)間歇性大幅跳變，主要是10Hz以下低頻振動，且信號輸出時好時壞，信號真實性還有待證實。
　　2、振動表現(xiàn)異常的5－8瓦，以工頻為主，從性質上來說，屬于普通強迫振動。從機理上來看，振動與2個因素有關，一是激振力(軸振大小可反映來自轉子上的激振力的大小)，二是動剛度；與激振力成正比，與動剛度成反比。引起機組振動大故障的原因總的來說只有2個，一是激振力過大，二是動剛度不足。
　　3、軸振隨負荷升高而增大，是激振力增大引起的。升負荷過程中，6－8瓦軸振增大，主要是工頻分量的增大，表明轉子上的不平衡量增加了。不平衡量包括2個部分，一是原始質量不平衡，二是熱不平衡量。熱不平衡來源，Z常見的原因是碰摩和局部受熱不均使轉子產生臨時熱彎曲；由于碰摩與無功無關，考慮到發(fā)電機轉子結構的特殊性，要注意匝間短路和冷卻系統(tǒng)局部堵塞等問題。
　　4、瓦振隨負荷升高而增大，與2個因素有關：一是軸振增大導致瓦振增大；二是熱負荷的影響使支撐動剛度降低，軸振不變的情況下仍可能使瓦振增大，具體表現(xiàn)為軸振、瓦振增大不成比例。
　　5、瓦振與軸振比值偏大原因分析：支撐動剛度由結構剛度、連接剛度2個要素組成。從TDM歷史數(shù)據(jù)及現(xiàn)場軸承座振動特性測試結果來看，存在支撐動剛度不足的問題。
　?。?）軸承座外部特性現(xiàn)場實測結果：沿軸向方向，從聯(lián)軸器端到轉子端(也即從外端到內端)，5－8號軸承座中分面垂直振動逐漸增大，內端比外端振動高出20μm左右。存在一定的差別振動，表明存在受力不均的現(xiàn)象，導致連接剛度變差。
　?。?）從TDM記錄的超速試驗過程瓦振Bode圖上發(fā)現(xiàn)，5－8瓦軸振在3000r/min～3360r/min范圍內均出現(xiàn)共振峰，瓦振則存在至少1個共振峰，也就是說5－8瓦軸承座在工作轉速下存在一定程度的共振，導致瓦振對激振力的變化比較敏感，出現(xiàn)了“軸振小、瓦振大”的現(xiàn)象。由于軸承座臨界轉速只是稍大于工作轉速，在負荷增加的影響下，軸承座結構剛度會有一定程度的降低，導致軸承座臨界轉速更加接近工作轉速，對激振力的變化(也就是軸振的變化)更加敏感。從560MW與定速3000r/min時刻瓦振與軸振比值的對比情況，可以得到驗證。
　　6、真空嚴密性試驗過程中，真空度降低3kPa，6瓦瓦振降低20μm。6瓦軸承為坐缸式軸承，直接坐落在排汽缸上，表現(xiàn)出對真空非常敏感，也側面印證了6瓦動剛度不足的判斷。電廠技術人員反映，6號軸承箱曾因安裝困難采取過切削處理，此舉會降低軸承箱的剛度和強度，基本可以證實對6號軸承箱存在動剛度不足的判斷。
　　四、防范措施
　　根據(jù)變參數(shù)運行試驗及振動分析，認為2號機組振動異?，F(xiàn)象是結構動剛度不足和熱不平衡綜合引起的，并有如下建議：
　　1、由于發(fā)電機振動與勵磁電流大小表現(xiàn)出正相關性，可能的原因包括匝間短路、轉子材質不均、冷卻系統(tǒng)不對稱引發(fā)的冷卻不均等。因發(fā)電機轉子繞組匝間短路對設備安全性的影響遠高于其他引起轉子熱不平衡的原因影響，建議首先請發(fā)電機廠家及發(fā)電機專家確診是否存在匝間短路故障，并評估對機組安全性的影響。如無匝間短路情況且其他引起熱不平衡的原因難以消除，再考慮其他手段抵消或者補償一部分熱不平衡量。
　　2、利用合適的機會，對5－8瓦動剛度不足的原因進行排查：檢查軸承緊力、間隙、瓦枕墊塊接觸狀況；臺板與汽缸以及臺板與軸承座之間接觸情況。尤其是6瓦，Z好能翻瓦檢查，并查看軸振探頭是否正常。
　　3、對于5-8瓦軸承座工作狀態(tài)下共振的問題，主要有2條解決途徑：一是提高動剛度避開共振，也是解決此問題的根本方法，但現(xiàn)場操作起來通常都比較困難；二是降低激振力。即使運行中出現(xiàn)共振，在確保連接剛度無異常后，通過精細動平衡，減小轉子上的激振力，也可以取得比較好的減振效果。

（來源：靖煤集團白銀熱電有限公司）