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作者：李海滨
在线振动监测技术与振动故障诊断分析综合治理的研究
李海滨 张少康 李翼 陈超
摘要：振动是一种复杂物理现象，振动在线、离线和故障诊断技术，对电厂而言，各种相关因素互相影响，使振动问题变得更加复杂化，由于振动损伤设备，甚至发生破坏性事故，所造成经济损失巨大。因此设法寻找控制和消除振动的办法，加装在线振动监测系统，对电厂来说是非常重要的手段。 关键词：在线、振动监测研究。 我厂在线振动监测技术投入意义
旋转机械运行状态，从定性评估向定量评估、从当前状态的监测向未来状态的预报方向发展，是一个质的飞跃。这种飞跃一方面是工业生产实践对诊断技术提出的迫切要求，另一方面也是诊断技术本身深入发展走向成熟的必然趋势。因此，提出了机组运行状态的评价和未来状态的预报这两方面的问题，对管好用好大型关键旋转设备作一些理论准备和方法探索。实施有效的状态监测，是预防事故发生、最大限度地提高设备利用率和提高企业经济效益的关键。汽轮发电机组在线监测技术的引入，向运行人员提供启停和运行中振动情况，利于分析与治理振动问题，补充了运行检修决策系统的空白。 1、 在线振动监测、与在线振动故障分析诊断系统区别
2．1在线振动监测技术已有30多年的发展历史，但作为一门综合性新学科——故障诊断分析学——还是近些年发展起来的。故障诊断按其对时间的要求可分为在线和离线诊断。前者要求对出现的故障作出快速、敏捷的判断，防止事故扩大，因而对时间要求较严。后者对时间无特别要求，可以通过大量试验等手段获取更多故障特征，从而使诊断结果更可靠、详细。它的投运对判断设备的状态，识别故障早期特征，对故障部位及其严重程度、故障发展趋势等，起到预警作用。 2、 发挥在线离线监测各自优势。
我厂主辅转动设备多，振动出现频繁，如汽轮机、发电机、给水泵、引风机、送风机、排粉机等，会产生振动，引起振动原因是多方面的，就转动设备存在问题看，除了与制造厂制造工艺、平衡质量有关外，还与转动部件在运行中磨损、变形、飞脱、断油有关，（如我厂#2号机叶片多次因振动大断裂飞脱，#4号机中压转子中的护环飞脱后引起机组振动增大）也与设备老化（如转子因裂纹曾车过，钢度发生了变化，汽缸变形裂纹）和检修工艺有关，也有因冷却水系统设计不科学有关，冷却水水质不良（#3号机99年5月，因2号瓦左侧冷却水管被堵塞引起振动）等。有在线监测系统，就能及时反映出故障的趋势。
3．1机组振动评价：对大修机组投运，机组振动超标性能考核时，减少人为因素干预，这是一项带权威性的振动测试系统。
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3．2对大修后调试时的振动测试提供便利：大修试运调试中振动监测是一项重要的专业性较强的工作，其主要目的是了解临界转速情况，评定机组制造、安装质量，并为机组以后启停、运行和判断振动故障提供依据；若试运初出现突发性振动过大，便于专业人员按振动故障诊断的要求进行测试摸清原因，提出下一步工作方向。如#4机这次改造后，开机前我们全面了解了东汽厂技术合同明确机组启动运行冲转要求，其中顶轴油泵应在1200ram/mim,才退出规定与原设计不同。改造完成后于2000年10月进行启动试验。在第3、10次开机升速过程中，高中压转子因轴振动增大到256μm使机组保护动作跳闸，停机过监界1瓦轴瓦振动最大值为 141μm，盘车时幌度为0.22mm。显然高中压缸内部发生动静碰磨，使转子产生了热弯曲变形引起振动。在调试监测中及时发现，并根据现场实际情况及时纠正改为原来500ram/mim以下退出顶轴油泵运行和直轴处理后，#4机顺利开出，这一点证明在线监测系统发挥的作用，它的投运对机组保护大大提高。
3．3振动故障诊断中的在线振动测试：这种振动测试的目的是诊断故障，而这里指的诊断故障比上述运行中在线故障诊断要深入和具体得多，为专业人员通过振动现象制定下一步测试方案，归纳提炼成振动特征，最后作出判断并提出消除振动方法和对策。
3．4转子和轴系平衡中的振动测试：转子不平衡是引起机组振动最主要的激振力，因此轴系平衡是一项重要艰巨和复杂的任务。轴系平衡中测试的目的是为计算转子平衡重量提供依据，所以主要通过测取转子有关数据，以便对不同工况下的转子平衡给予合理折中。
3．5振动特性试验研究的振动测试：这是针对机组设计，制造、安装、常规性大修和运行中发生振动问题，所需进行的专项振动研究的离线测试工作。如我厂#6号机组3号瓦支承刚度不足的诊断和治理过程（详情见《湖南电力》2000第1期），#4号机组中压转子环护飞脱问题的诊断和治理过程（详见《湖南电力》98年第3期）。
3．6#3号、#4号机励磁机现存在突发性振动时需要靠调整发电机转子进水温度消除振动问题分析
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上图为#3机励磁机6、7号瓦振动趋势图，振动前为38μМ∠293°时间14：37分开始，通过调发电机冷却水总门把温度从50℃下调到42℃后，从图中看到振动值开始上升至通频118μm基频95μm∠227°,幅值变化57μm∠相位差65°，做投备用励磁机运行试验（退出主励），时间16:10操作完成，约15分钟，振动突降到通频66、基频44μМ∠288°，而后缓慢恢复的过程、在图中一目了然。 从励磁机结构上分析（见图一）
2 3 4 5 7 1 6 1- 电枢；2-外紧圈；3-绝缘套；4-压圈；5-换向片；6-小轴;7整流子紧固螺栓
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（图一） 励磁机结构示意图
转子两侧有电枢和整流子，整流子的换向片支撑小轴的两个截面上，一端斜面与小轴为一体，
换向片与小轴间有一定厚度的绝缘套。另一端斜面做成压套在小轴上，压圈用床压紧，再并上螺帽。换向片外圆紧套三道紧圈，将换向片紧固在小轴上，换向片与小轴仅靠两个斜面接触，而且中间有绝缘垫，不是刚性接触。高转速离心力的作用下，能使整流子质量中心发生偏移而产生振动。当改变进水流量时相当于调整温度变化，小轴冷却就收缩和膨胀，紧力增加和减小，振动会大会小变化。这是整流子与小轴间的套装紧力不足，在外力作用下产生松动所致，从结构上看，该型励磁机存在先天不足缺陷。尽管拧紧上图中7的并帽可以增加套装紧力，但并帽拧紧后会影响整流子的膨胀，带负荷运行将会产生新的问题。因此不提倡。电厂自投产后一般从没有对励磁产生怀疑其的结构存在不科学性,
3．7 1996年，#2号机从发电机转子大套箍内，因线圈隔离绝缘板松动部件引起3号、4号瓦振动大，在升速到2807ram/min，出现突发性振动（见图二），排汽缸长期超温下不安全运行现象的处理，随后旧转子波形节靠背轮经过自已处理后平衡度偏差11丝（见图三），引起油膜振动造成多次断叶片故障，排除过程长达3年多时间摸索研究才了结。更换新转子后，由于厂家安装时靠背轮在不同心不对中下进行铰孔（见图四），开机再次引起油膜振动问题的四阶段治理过程。下面重点从处理振动故障的三个阶段进行论述。
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第一阶段：处理发电机转子内有松动部件（96年期间）
1 2 波形节 3 4 高中压转子 发电机转子 （图二）内有松动件
松动故障分析：见上（图二）出现这类问题会在高速动平衡校验时，由于松动部件在高速下发生蠕动，也使动平衡工作依据计算加重大小，无法同时使3、4号瓦振动下降，据不完全统计处理松动问题，开机40多次，局中试所参加实施，后来我厂通过自己力量，总结上述从高速动平衡入手处理效果不佳，再根据大量测试数据分析认为。引起振动变化原因是由于转子上的平衡重块与电机内固定异物位置不定，当活动部件在转子残余不平衡同一位置上时，呈现的振动为最大，相反，活动部件处于转子残余不平衡相反位置时，振动最小。但在高速下，由于离心力的作用，活动部件在转子上的位置变化不稳定现象造成开机难定速3000ram/min，运行带负荷后当转子内温度发生变化时，松动部件失去紧力后，将产生随机性变化而变化的不稳定不平衡的特征。坚定了抽发电机转子出来的复查大套箍内
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