一、前言
　　
　　為了汽輪發(fā)電機組的安全運行，電力部熱工研究院成功地開發(fā)“ZJZ—1型”、“ZJZ—2型”和“ZJZ—3型”汽輪發(fā)電機組振動監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)及“NBZJZ—1型”、“NBZJZ—2型”和“NBZJZ—3型”便攜式多通道振動數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，被國務院列為“八五”期間重點推廠科技成果項目?，F(xiàn)已在100多臺汽輪發(fā)電機組上使用，該系統(tǒng)工作具有良好的穩(wěn)定性、可靠性，用戶使用放心。對現(xiàn)場監(jiān)測和處理各種汽輪發(fā)電機組振動很有幫助。為了更方便地為遠方電廠及時診斷和處理發(fā)生的各種振動，在此基礎上，又開發(fā)“遠程汽輪發(fā)電機組振動分析和故障診斷中心”。通過遠程通訊將發(fā)電廠機組的振動故障信息及時傳送到電力部熱工研究院振動故障診斷中心，該中心迅速分析振動數(shù)據(jù)，將其結(jié)果和處理意見返回電廠，從而及時采取有效措施消除振動故障，避免振動故障擴大和發(fā)生嚴重事故。從而大大提高機組可用性；降低維修費用；延長設備壽命等，并為周期預防性維修改為予知性的維修制，提供了有效的監(jiān)測手段。這對提高企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益都有重要意義。
　　
　　現(xiàn)將遠程汽輪發(fā)電機組振動故障診斷中心運作以來，所做的幾例振動故障診斷簡要介紹如下。
　　
　　二、應用實例
　　
　　1．雙遼電廠1號機振動遠程分析和故障診斷
　　
　　1．11996年12月22日雙遼電廠1號機振動故障診斷
　　
　　雙遼電廠1號機系哈爾濱生產(chǎn)的300MW機組，軸系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
　　
　　1996年12月22日大修后第五次啟動中速暖機（2000r／min）時振動隨時間增加，并超過報警值，該機組安裝了電力部熱工研究院生產(chǎn)的ZJZ—2型汽輪發(fā)電機組振動監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)。“ZJZ—2型”系統(tǒng)保存了整個振動故障的發(fā)展過程，并作“摩擦的振動診斷”。但當時現(xiàn)場人員還不太清楚摩擦發(fā)生的部位，為此通過遠程通訊傳遞了有關振動數(shù)據(jù)，其分析結(jié)果示于圖2—3。從圖2-3可以看出，5軸和6軸在2000r／min時，振動不斷增加，認為在發(fā)電機轉(zhuǎn)子發(fā)生徑向動靜摩擦。經(jīng)過對發(fā)電機檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機鐵芯邊段氣隙隔板中橡膠皮與大軸磨擦，把橡膠皮割掉重新啟動后振動恢復正常。
　　
　　1．21997年11月26日雙遼電廠1號機遠程振動分析和故障診斷
　　
　　1997年11月26日16：00-1997年11月27日8：00雙遼電廠1號機先后二次出現(xiàn)振動超限的故障。雙遼電廠及時把情況告知電力部熱工研究院，通過遠程通訊及時把有關數(shù)據(jù)傳送到電力部熱工研究院，其數(shù)據(jù)分析和振動故障診斷結(jié)果如下：
　　
　　圖4為1997年11月26日16：00-1997年11人27日8：00雙遼電廠1號機振動趨勢圖。圖5為]997年11月27日5：30時雙遼電廠]號機振動波形，頻譜和三維頻譜圖。從圖4可以看出，1997年11月26日下午16：15分左右至17：15左右雙遼電廠1號機負荷約為300MW，但軸系振動有較大變化。3號瓦振動從32μm逐漸增加至65μm，2號軸Y方向振動從42μm逐漸減少至22μm，3號軸Y方向振動從80μm逐漸增加至180μm，4號軸Y方向振動從30μmn逐漸增至117μm。
　　
　　1997年11月26日下午17：15—17：45左右，雙遼電廠1號機負荷仍保持不變約為300MW，但軸系振動有較大變化。3號瓦振動從65μm逐漸減少至30μm，2號軸振動從；22μm逐漸增加至38μm，3號軸Y方向振動逐漸從180μm減至80μm，4號軸Y方向振動逐漸從117μm減少至22μm，恢復至原來的振動水平。
　　
　　1997年11月26日晚21：00左右，雙遼電廠1號機開始降負荷，至22：30分左右從300MW降至200MW，然后保持在200MW運行。1997年11月27日早3：20分左右又開始升負荷，4：50分左右負荷升至270MW。這時3號瓦、6號瓦、2號瓦、3號、4號軸Y方向振動均逐漸增加，3號瓦振動從38μm逐漸增加至65μm，6號瓦振動從28μm逐漸增加至31μm，2號軸Y方向振動從30μm逐漸增至88μm，3號軸Y方向振動從82μm逐漸增加至230μm，4號Y方向振動從25μm逐漸增加至230μm。這時雙遼電廠1號機又降負荷至200MW，運行大約35分鐘后3號瓦振，6號瓦振、2號、3號、4號軸Y方向振動又逐漸恢復至正常值。
　　
　　從圖5可以看出，當振動增大時3號瓦、3號和4號軸Y方向振動的頻譜成份主要為1X。
　　
　　從以上分析可以看出，各振動變化是逐漸增大，然后逐漸減少而后恢復正常。振動頻譜成分主要為1x分量，其振動為摩擦振動，發(fā)生摩擦軸段系為低壓轉(zhuǎn)子。摩擦的部位有二種可能，一種可能為低壓轉(zhuǎn)子的軸段汽封或隔板汽封，另一種可能為低壓轉(zhuǎn)子葉片頂部汽封發(fā)生摩擦。當由于摩擦把接觸處摩掉后，振動又恢復正常。
　　
　　1．31998年1月7日雙遼電廠1號機啟動時振動大，遠程故障診斷
　　
　　1998年1月7日雙遼電廠1號機啟動時振動超限，升、降速時振動波特圖示于圖6。從圖6可以看出，在300r／min時，3瓦垂直，3軸x和3軸Y方向振動隨時間增加；降速時，各測點過臨界的振動都明顯增加。降速時3瓦zui大振動為230μm，3軸X和3軸Y的zui大振動為240μm和420μm。從圖中看出，摩擦發(fā)生在低壓轉(zhuǎn)子，具體部位有二種可能，一種是僅在軸封.隔板汽封，處發(fā)生摩，另一種是葉片頂部圍帶與隔板摩，并進而引起軸封和隔板汽封處發(fā)生徑向動靜摩擦。
　　
　　經(jīng)停機揭缸檢查，發(fā)現(xiàn)低壓轉(zhuǎn)子末級葉片頂部圍帶確定有摩，后把靠發(fā)電機側(cè)的葉片圍帶去掉。
　　
　　1．41998年1月19日雙遼電廠1號機振動超限遠程故障診斷
　　
　　1998年1月19日雙遼電廠1號機振動超限。電廠及時與我們，并通過遠程通訊把振動數(shù)據(jù)傳送到熱工研究院。其分析結(jié)果示于圖7。
　　
　　根據(jù)遠程通訊傳來的振動數(shù)據(jù)，我們對雙遼電廠1號機組元月19日帶負荷過程振動變化及頻譜特征進行了分析，振動增大是從19日5：00的240MW至5：44的260MW負荷工況,主要反映在3號、4號軸承。其中3號軸承瓦振由30μm左右增大至zui大值60μm左右，3號軸承X、Y方向軸振分別由70μ和65tμ增大至150μm和90μm左右，4號軸承Y方向軸振由30μm左右增大至150μm左右。250Mw左右負荷工況時振動值zui大，然后隨著負荷增大，振動逐漸減小。6：00以后，機組振動恢復正常，此外，振動增大時3號瓦振，3號和4號軸承軸振的振動頻譜以基頻分量（1X）為主。
　　
　　從分析中可以看出，各有關軸承振動變化先是逐漸增大，然后又逐漸減小而恢復正常，且振動頻譜成份主要為1X分量，故判其振動為摩擦振動，可能是帶負荷過程中低壓轉(zhuǎn)子發(fā)生了動靜碰摩。發(fā)生動靜摩擦的位置有二個可能，一個是在汽封處，另一個可能是在葉片頂部汽封與隔板摩、軸封或隔板汽封處均發(fā)生碰摩。
　　
　　雙遼電廠曾于1998年元月份，停機檢查發(fā)現(xiàn)低壓末級圍帶有摩，有的圍帶鉚釘被摩掉，這也進一步說明以上診斷是正確的。
　　
　　2．宜賓發(fā)電總廠X號機遠程振動故障分析和診斷
　　
　　宜賓發(fā)電總廠X號機為東方200MW機組，啟動時振動超限。通過遠程通訊采集有關數(shù)據(jù)，其分析結(jié)果視于圖8-10。
　　
　?。?）從圖8可以看出，在機組負荷不變的條件下，振動隨時間而變化。在1997年7月4日早8：00-8：45時，5瓦和6瓦振動不斷增加，振動增量由摩擦引起。
　　
　?。?）圖9和圖10為1997年7月2日-1997年7月4日，幾次升、降速時，5瓦和6瓦振動波特圖。從圖9和圖10可以看出，降速過臨界轉(zhuǎn)速時的振動均大于升速過臨界轉(zhuǎn)速時的振動。這是由于摩擦引起軸彎曲，從而使軸系平衡狀態(tài)變化。
　　
　?。?）從以上分析說明振動變化由摩擦引起，從振動變化趨勢分析，摩擦為軸封和軸發(fā)生摩擦。
　　
　　電廠在7月6日揭缸檢查發(fā)現(xiàn)軸封有摩的痕跡。經(jīng)放大軸封間隙、控制運行使軸封摩掉，并在低發(fā)對輪加少量不平衡，振動問題得到解決。
　　
　　3．清鎮(zhèn)電廠5號機遠程振動分析和故障診斷
　　
　　清鎮(zhèn)電廠5號機系50MW機組，1997年4月21日啟動時，振動超限。通過遠程通訊把ZJZ—1型系統(tǒng)存儲的有關振動數(shù)據(jù)送到熱工研究院振動故障診斷中心。遠程通訊數(shù)據(jù)振分析結(jié)果不于圖11和表1-2，分析結(jié)果如下：
　　
　?。?）1997年4月21日啟動時，當轉(zhuǎn)速達3000r／min附近時，振動超限。從圖11中清鎮(zhèn)電廠五號機升速時的1瓦水平（1瓦-）通頻，2瓦垂直（2瓦+）和2瓦水平（2瓦-）通頻的振動值可以看出，當轉(zhuǎn)速在3000r／min）時，1瓦水平（1瓦-）振動增加約18μm，2瓦垂直（2瓦+）和2瓦水平（2瓦-）振動分別增加50μm和35μm。
　　
　　從圖11升、降速過臨界的振動變化可以看出，降速時過臨界的振動明顯地增加，從以上可以看出，4月21日啟動時振動超限的原因是徑向摩擦引起的。
　　
　?。?）表l、表2為1997年4月21日啟動時振動值，從表1、表2也可以看出在定轉(zhuǎn)速下振動增加明顯，這是由徑向摩擦引起的。
　　
　　機組停機后，經(jīng)低速盤車再次啟動，在升速過程中，不再出現(xiàn)振動隨時間增加的現(xiàn)象，但2瓦垂直方向振動仍偏大。
　　
　　4．清鎮(zhèn)電廠5號機組遠程振動平衡處理
　　
　　由于5號機組滿負荷后，2瓦振動仍偏大，電廠希望做動平衡以降低其振動。根據(jù)遠程通訊的振動數(shù)據(jù)計算，從西安給出在末級葉輪加重336克，方向為180。電廠按此加重后，2瓦振動降低，解決了五號機的振動問題，減少停機時間至少2—3天，其直接經(jīng)濟效益和社會效益是很明顯的。
　　
　　5．蒲城電廠2號機遠程振動故障診斷
　　
　　蒲城電廠2號機為羅馬尼亞的330MW機組，1997年12月底新機啟動。在1500r／min中速暖機時，發(fā)電機后瓦振動隨時間慢慢增加，從15μm增加到70μm。從由熱工院生產(chǎn)的NDZJZ—2型系統(tǒng)分析可知，振動分量主要為3倍頻分量，從而排除為動靜摩擦或摩瓦振動故障可能性，分析為結(jié)構(gòu)共振?，F(xiàn)場經(jīng)改變轉(zhuǎn)速從1500r／min升至1800r／min后，6瓦振動馬上降低，3X分量也逐漸消失。從而減少了一次停機。
　　
　　三、經(jīng)濟效益和社會效益分析
　　
　　從以上應用實例說明，由于在電廠各機組安裝了電力部熱工研究院制造的汽輪發(fā)電機組振動監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)，并建立遠程振動分析和故障診斷中心，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
　　
　　1．及時預告故障的存在和發(fā)展，使檢修人員及時制定檢修計劃，縮短檢修時間，降低維修費用，避免盲目制定檢修項目。例如：雙遼電廠1號機發(fā)生振動故障時的信息全部保存，從而明確知道故障軸段為低壓轉(zhuǎn)子。在停機時僅檢查低壓轉(zhuǎn)子，并準確找到末級葉片圍帶發(fā)生摩擦，減少盲目停機2次，減少檢修周期2—3天。其直接經(jīng)濟效益近500多萬元。
　　
　　2．及時捕獲故障信息，減少為尋找機組振動原因而重復做的啟停機試驗。提高故障診斷準確性。例如雙遼電廠1號機在1996年12月26日啟動中發(fā)生摩擦。系統(tǒng)捕獲故障整個發(fā)展過程，又通過遠程故障診斷中心確定摩擦位置在發(fā)電機，很快消除振動，減少啟、停機至少1—2次，提前2—3天發(fā)電，直接經(jīng)濟效益為300多萬元。
　　
　　3．減少找動平衡時機組的啟、停機次數(shù)。
　　
　　例如：清鎮(zhèn)電廠5號機的動平衡，通過遠程通訊獲取機組振動數(shù)據(jù)，在西安給出加重塊，減少停機時間2—3天，直接經(jīng)濟效益近百萬元。
　　
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