摘　要：以德国西门子公司生产的凝汽式汽轮机组为例，就某电厂发生的汽轮发电机组的相对轴振出现的异常波动进行原因分析，并提出了相应的防范措施。
　　关键词：相对轴振；异常波动；分析；处理
　　某电厂的1号机组是由德国西门子公司生产的K30-40-16及N30-2×10型反动式汽轮机组成的单轴双缸、亚临界、节流调节凝汽式汽轮机组，发电机为THDD108/44型，是全氢冷、可控硅静态励磁系统的三相同步发电机，汽轮发电机组及控制系统全部采用德国西门子设备。汽轮发电机组共有6组轴承，1号轴承即高中压缸前轴承为组合支持推力轴承，其余5个轴承均为支持轴承，全部为落地式轴承（如图1）。各组轴承振动监视参数都是3组，分别为轴承振动、相对轴振、轴振，其中轴承振动和相对轴振均为实际测量值，而轴振为计算值。轴承振动参与汽轮机的主保护，而相对轴振不参与机组主保护，由运行人员根据情况执行紧停。 　　1　过程概述
　　2003年9月9日该机组在直辖市控制方式下带负荷240MW运行，740分开始汽轮发电机组6个轴承的相对轴振突然出现间歇性波动现象，其波动Z大幅值达109μm，6个轴承波动趋势一致且变化速度很大，图2所示为1号轴承相对轴振的趋势图，其余5个轴承的相对轴振基础值与Z高值各不相等，但是其相对轴振的趋势图与1号轴承基本一致。但是根据DCS系统数据检查发现，6个轴承的轴承振动在整修过程中并无变化，并且在机组的相对轴振波动过程中机组其它运行参数均无明显变化。 　　2　原因分析
　　根据振动趋势图分析，6个轴承的振动变化趋势非常一致，几乎同时达到Z大值或降到正常值，与此同时6个轴承的轴承振动均无变化，分析6个轴承的相对轴振应不是真实振动，其原因可能是热工测量及传送装置故障、轴封摩擦或其它原因引起的动静碰磨、发电机电磁场干扰三方面。
　　a）该汽轮发电机组的6个轴承，每个轴承有3个相对轴振的测量探头，其中1个是用于计算轴振，另外2个测量后经共同模件传送至DOS系统，用于运行人员监视。若轴振波动系热工测量或传送装置故障引起，则应是测量装置或传送模件故障的轴承的相对轴振发生波动，而其余无故障轴承的相对轴振波形应正常。现根据其轴振波动图形分析，则应是6个轴承的测量装置全部故障或是6个轴承的轴振传送模件全部故障，而这显然是不可能的，为此排除了热工测量或传送装置故障。
　　b）若是由于轴封摩擦或其它不明原因引起的动静碰磨所致的相对轴振波动，其振动应有明显的波动，与图1不符。该机组也曾发生过原因不明的动静碰磨引起的相对轴振波动，其相对轴振波动图形如图3所示，6个轴承的轴振波动趋势不一致，振动变化梯度时大时小，其波动图形毫无规律可循。 　　c）因该机组的相对轴振测量装置为涡流传感器，其测量原理为在汽轮发电机组发生振动时，涡流传感器与大轴之间的空气间隙发生变化，引起磁场分布发生变化，致使涡流传感线圈内感应的电流发生变化，从而反映了大轴相对振动的变化。因此若有其它原因使大轴本身的磁场分布发生变化，则涡流传感线圈内感应的电流也会发生变化，从而反映为相对轴振发生变化，而且由于发电机电磁场干扰引起的相对轴振波动图形应是呈间歇性的，而且振动变化梯度很大，这与该机组的波动图形比较吻合。
　　3　检查处理
　　经仔细检查发现该机组的4个发电机大轴接地碳刷发生同时冒火现象，立即组织维护人员进行碳刷打磨更换后，该汽轮发电机组的6个轴承的相对轴振恢复正常。
　　因此这是一起因发电机大轴接地碳刷冒火引起的汽轮发电机组的相对轴振波动。其原因是：由于该发电机组的磁场或者转子各部分材料不完全均匀，发电机正常运行时大轴上即存在约10V左右的单极性轴电压，在发电机大轴接地碳刷接地良好时，该轴电压并不会引起磁场干扰，若是4个大轴接地碳刷同时冒火而与大地接触不良时，该轴电压就会引起磁场干扰，而此时由于汽轮发电机高速旋转，各轴承的油膜温度较高绝缘性能下降，就会有部分轴电流通过各个轴瓦而导入大地，引起各个轴承的相对轴振的涡流传感器的电流发生脉冲性波动，从而反映为各轴承的相对轴振发生变化。
　　4　结束语
　　针对汽轮发电机组的相对轴振异常波动，而轴承振动无明显变化的情况，首先要尽快判断出相对轴振的真实性，对于确属因测量或传送装置故障引起的轴振波动，应尽快进行消缺处理。对于确属动静碰磨引起的相对轴振的真实波动，应根据轴振波动的具体情况进行综合分析后采取相应措施。
　　对于属发电机磁场干扰引起的轴振波动，应加强对汽轮发电机组大轴接地系统的检查，同时采取以下防范措施，确保大轴接地系统良好。
　　a）进一步分析接地碳刷冒火的原因，大修时对定、转子绕组端部进行检查，对定、转子绕组进行预防性试验，对定、转子铁芯进行检查，以判断接地碳刷冒火是否为磁场不对称度增大，导致轴电压增大引起。
　　b）加强发电机大轴接地碳刷运行维护工作，保证碳刷质量合格，长度合适，安装方向正确，刷架同心度满足要求。
　　c）运行中加强对汽轮发电机振动、轴承温度、发电机定子电压、定子电流、励磁电压、励磁电流的监视，发现异常。