何德贵
淮浙电力有限责任公司凤台发电分公司 130021
引言：600MW级的火力发电厂现在是中国主力发电机型，目前作为三大主机的发电机在实际的运行过程中仍然存在一些比较普遍的问题制约着发电机的安全运行，最常见的就是发电机的轴瓦振动。为了保证发电机的安全运行，生产厂家和运维厂家都对发电机振动展开分析研究，本文就某厂的1号发电机振动案例进行分析和研究，并给出相关建议。
关键字：600MW火力发电厂、发电机、轴瓦振动。
现代火力发电厂的功率都做的很大，600MW的发电机组目前是主力机型，但在实际的运行过程中该类型的机组经常会发生发电机的轴瓦振动升高的的异常情况，影响机组的出力和安全运行。为此发电机厂家和发电厂家都展开研究，本文就某厂的一起发电机振动案例进行分析和研究。
1.现象
某厂在1号发电机检修后启动，在启动过程中发电机各项试验，参数正常，随后并网，并网后各项参数正常，但随着负荷上升、励磁电流高至3500A后，发电机励端和驱动端的轴承、轴瓦振动，随发电机的励磁电流上升明显，如图1所示。特别是轴瓦振动升高至8mm/s以上，威胁到了发电机的安全运行。
图1
2.问题分析
1)现场布置
从该厂1号机组的实际布置来看，该机组采用东方汽轮机厂的N660－24.2/566/566 三缸四排汽汽轮机，发电机采用QFSN-660－2-22C型发电机，发电机位于1号机汽轮机组低压缸的末端。发电机对应的的驱动端和励端分别对应7、8号轴瓦，如图2所示。
2)电机轴瓦的振动的主要原因有：
a)和汽轮机轴系的振动匹配不好、临界转速比较接近运行转速；
b)安装或检修时汽轮机发电机对轮中心位置不正；
c)汽轮机低压缸侧轴瓦振动升高，传递至发电机侧；
d)发电机的顶轴油压、润滑油压、密封油压、油温等影响；
e)发电机定冷水水压大幅度波动；
f)大电机内部引线松动；
g)发电机内部有异物；
h)发电机内部发生接地、短路现象；
i)发电机磁隙异常
j)发电机转子励磁异常
3)振动原因排除
由于该厂发电机组检修后，进行了汽轮机的摩擦检查、润滑油、顶轴油各项参数正常，发电机直阻、励磁建模、不同转速的交流阻抗等一系列试验均未发现，汽轮机和发电机有异常情况，排除了和汽轮机有关的a）、b）、c）、d）和发电机内部异物、接地短路等原因等原因，同时观察定冷水水压一致很稳定维持在0.32MPa左右，不存在大幅波动现象。
剩下只有发电机磁隙异常和励磁异常等原因。运行发电机的磁隙很难去量化，我们发现只能通过励磁量的宏观变化来分析。如下图3所示，当励磁电流超过3500A时，7、8号瓦振明显升高，当励磁电流超过3600A时，7瓦振动高至8mm/s以上 。
图3
从表面上看似乎励磁电流导致了发电机轴瓦振动的不稳定性，但励磁的电流升高引起振动异常的原因存在发电机转子内部由于绝缘受损或线棒安装导致异常导致的高电流时的转子激振。也可能是发电机转子制造刚度本身引起的扭矩谐振。为了验证到底是哪种原因引起的振动，我们监视1号发电机绝缘监测装置的报警情况，我们并未发现发电机绝缘监测装置有任何报警，排除转子内部绝缘受损的情况。
同时我们分析1号发电机轴瓦振动和和扭矩的关系发现当扭矩超过1800 N.m时，振动会明显升高，如图4所示。按照扭矩的关系式，T=9500×P/n，其中P是有
图4
功功率，n是转速，发电机正常在3000r/min，上下波动不超过两转，对振动的影响不大，那么影响扭矩的只有有功功率。我们可以认为发电机端输出有功时的电磁转矩TG和汽轮机端的机械转矩TJ匹配相等，即等TG=TJ等于，发电机转速才会稳定，但实际上发电机的电磁转矩受无功限制，TG=F(I) ,即电磁转矩是发电机励磁电流的函数，励磁电流的决定了电磁转矩的刚性。
那么发电机输出有功时，发电机电磁转矩刚性和发电子转子本身的刚性共同决定了发电机轴系振动，既然3500A的励磁电流远远未达到额定电流，那么最根本的原因是，发电机转子的整体刚性存在问题。
3.风险
按照国标《隐极同步发电机技术要求》（GB/T 7064-2017）要求50MW以上的转子设备稳态运行时轴瓦振动保持在7.5mm/s以下，升降速时不得超过11.8mm/s。机组稳定在3000r/min运行时，振动在7~8mm/s这是一个比较高的振动值。然而该机组的额定励磁电流高达4698A，3500A只是额定值得75%，所以严重影响了机组的安全稳定运行。
4.处理
机组在运行期间我们无法对发电机内部进行检查，所以最直接有效的办法就是限制电磁转矩，即降低励磁电流、降低发电机有功、无功。但事实上600MW级火力发电机组并网、机组正常运行后AGC、AVC、一次调频等投入后发电机输出有功和无功，机端电压、频率，都是受电网调度控制的，发电厂运维人员并不能随意改变。该厂在暂时没有停机计划的前提下，只能对励磁电流做增磁限制，该厂综合考虑无功低限和振动稳定运行的情况，将励磁电流限制在一个合适的值，从现场实际的运行效果来看，发电机振动基本能控制在7.5mm/s以下，如图5所示。
图5
5.建议
建议利用机组检修机会，对1号发电机转子进行全面检查。同时建议需要进行发电机组增容改造的厂家，需要对相关发电机转子的制造材料，工艺参数详细研究，同时发电机转子要做额定转速下的扭矩振动匹配试验。避免出现本文中提到的问题，影响机组的安全运行和正常出力。