电厂电机异常振动的诊断及处理分析 张丽慧发表时间：2018-11-16T20:49:03.477Z 来源：《基层建设》2018年第28期 作者： 张丽慧[导读] 摘要：随着社会经济的飞速发展和工业发展的不断推进，电厂电机作为线控转向系统和电动助力转向系统执行元件，其高效运行对电厂电机的安全性能至关重要。

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摘要：随着社会经济的飞速发展和工业发展的不断推进，电厂电机作为线控转向系统和电动助力转向系统执行元件，其高效运行对电厂电机的安全性能至关重要。本研究通过对电厂电机运作原理和异常振动的诊断和分析，建立了电厂电机的模型，并提出了一些可以准确、实时、高效地诊断出电厂电机异常振动诊断故障的方法和相应的保养系统的方法，以期为相关人员提供借鉴。

关键词：电厂电机；诊断；电机异常 1 电厂发电机与电动机运行原理的概述

电厂电机主要分为发电机和电动机这两大类，其运行原理是通过电能与机械能的相互转换实现的，这在电力企业中的用途十分广泛。从电动机的运行情况可知，由于电动机的制造质量标准不高、电动机异常振动等问题成为了影响电动机正常运行的主要问题。电动机异常振动的故障虽然不及电动机轴承故障所占的比例高，但由于该故障对电力单位造成的损失巨大，修复费用高，修复时间长等，因而全面、系统地分析导致电动机异常振动的故障原因，并及时采取相应的措施，对减少或消除电动机异常振动故障十分关键。由于每一种发电机都有其自身的特点和设计要求，因而不同的发电机，其异常振动的故障原因也不尽相同。为了确保发电机的安装质量，满足各种生产过程中电动机和发电机的自动化系统顺利运行的要求，工作人员应当推广电动机和发电机的用途，优化发电机与电动机的运行系统结构。 2电厂电机异常振动造成的危害分析

电机在正常的运行状态下，本身存在一定程度的振动，这种振动具有一定的周期和规律，它是汽轮发电机组在正常运行工作下产生的一种正常现象。由于该振动的振动幅度较小，且具有一定的规律，因此对机器的运行产生的影响在允许范围内，不会对机器产生危害。发电机组的异常振动对机器的影响则是有害的，它的振动幅度远远超出了电机的发电机组的承受范围。电厂电机异常振动造成的危害主要有以下几个方面：第一，机组连接处的部件由于振动异常，造成连接松动，常见的主要现象为地脚螺丝发生松动或断裂；第二，振动异常导致基座的二次浇灌体发生松动，致使基础处出现裂缝；第三，通流部分的封轴装置由于异常振动产生相互摩擦，磨损严重甚至造成设备主轴弯曲；第四，滑销在异常振动下磨损，严重时这种磨损会影响到发电机组正常的热膨胀能力，进而对机组的安全造成一定的隐患，引发更为严重的事故；第五，异常振动会使汽轮发电机组的叶片产生一定的应力，当应力过高时会造成叶片折断的严重事故；第六，发电机的转子护环在异常振动下松弛并发生一定的磨损，严重时会造成芯环破损和线路的绝缘磨损现象，致使设备发生接地和短路。另外危机保安器的异常报警以及发电机组的异常磨损等也都是由于电机的异常振动造成的。从上面电机异常振动对发电机组造成的危害可以看出，异常振动是一种严重的机器故障，对设备的安全运行产生极大的威胁。为了可以保证发电机组的正常运行，工作人员应当在发现机组异常振动的第一时间，准确迅速的找出造成机组异常振动的原因，并采取相应的措施消除振动，决不能允许机组在异常振动的情况下继续运行。 3电厂电机发生异常振动原因 3.1 气流激振造成振动异常及故障排除措施

当发电机组的振动异常是由于气流激振引起的情况下，机器的运行会出现两个主要的特征，首先，机器振动较为敏感，尤其是受运行参数的影响较为明显，且增大具有突发性的特点；其次，设备运行中出现较大量值的低频分量。这两个主要特征是判断发电机组异常振动是否由于气流激振引起的主要标准，造成这两个主要现象的原因是汽轮发电机组的叶片受到不平衡的气体流冲击，产生一定程度的气流激振，另外，大型机组的末级较长，在汽轮发电机组的叶片膨胀末端气流会产生流道紊乱的现象也是造成汽流激振的原因之一。对汽流激振引起的汽轮机组振动异常进行故障分析，首先需要对较长时间内机组每次发生异常振动的相关数据进行记录，并同时记录发电机组在满负荷条件下的运行数据，然后根据记录的数据做出曲线图，并对曲线图的走势及变化趋势进行分析。并通过以下两个途径来确定汽轮发电机组在汽流激振发生时的工作状态，第一，改变升降负荷的速率，使给水量从5 吨每小时逐渐变化到50 吨每小时，并观察给水量变化时曲线的变化情况；第二，调整汽轮发电机组在不同负荷下高压调速汽门的特性，使其可以达到消除汽流激振的效果。消除汽流激振的有效途径主要就是降低升降负荷的变化速率和改变负荷范围。 3.2 摩擦振动造成机组异常振动及排除

摩擦振动主要有三个明显的特征，第一，在波形中出现少量的分频、高频以及倍频分量，在一些波形中有时还会发生“削顶”的现象，造成这一现象的原因是转子热弯曲产生一种不平衡力，虽然此时振动信号中发映出的主频仍然是设备工作的频率，但由于受到振动摩擦产生的非线性因素和冲击的影响，使得振动信号产生异常；第二，当设备中产生摩擦时，振动的幅度和相位都会受其影响发生波动，且摩擦引起的波动持续时间比较长，当摩擦比较严重时，振动的幅值和相位将不再发生变化，而振幅则会增大很多；第三，摩擦振动会使得降速过临界时的振动相比正常情况下的升速会较大，机器停止工作后，可以测得转子静止时，大轴的晃度会明显大于原始值。汽轮发电机组的转子在振动摩擦作用下，会产生涡动或抖动现象，严重时还会造成转子的热弯曲，对设备的正常运行产生非常大的影响。摩擦振动时转子径向截面的圆周上各点所受到的摩擦力大小不同，受到摩擦力较大的部位温度会远远高于受摩擦力小的部位，致使转子的圆周各点温度不均匀，局部温度过高造成转子发生热弯曲现象，热弯曲会使转子内部产生温度应力更加加强了转子的异常振动。 3.3 转子热变形引起发电机组异常振动及处理

转子热变形发生的明显特征表现为一倍频的振幅明显增加，造成转子热变形的影响因素主要包括两个方面，即转子的温度和蒸汽参数。转子热变形常发生在发电机组定速后的带负荷工作阶段，在这一过程中转子的温度会随着运行时间的增加而逐渐升高，材质的内应力会随着温度的升高内部应力得到释放，从而造成转子发生变形，致使一倍频的振幅增加。转子热变形会造成机组异常振动，这种变形故障可以分为两种，即临时性弯曲变形和永久性弯曲变形，造成这两种故障的原因是相同的，都是由于产生了与质量偏心类似的激振力。 3.4 电厂汽轮发电机组振动异常的故障查询

在生产活动中经常遇到的振动异常主要包括瓦盖振和轴振两种，造成这种异常振动的原因是多方面的。因此在进行故障原因查询时，要根据上述三种故障发生时频率波形的变化特点，重点根据频率的变化情况来进行原因寻找。同时观察振动相位的变化情况以及相邻轴承的相位间的相互关系，另外，振动过程中机器运转时的转速、温度、负荷等因素也应作为判断的重点依据。例如，电机的汽轮发电机组转子质量存在偏心时，当转速升高时，设备的振动频率会随着转速的加快而升高，转速越快，振动越大。要准确的排查出故障原因，还需要电厂工作人员对设备的振动特性以及日常的维修检测做好认真的记录和分析。 4电厂发电机异常振动的故障及诊断方法 4.1 电厂发电机的一般故障

电厂发电机运作的重要组成部分就是定子和转子，电厂发电机异常振动会使得电厂发电机的管路及其附件出现分层、裂纹和过烧现象，不利于其均匀受热，严重影响了发电机管子弯曲半径的精准性，不利于完善发电机的质量控制机制，不利于实现机械能与电能的有效转化。在发电机座组焊接完成后，安装人员往往忽略采取有效的措施控制好发电机定子和转子器件，使得发电机容易发生变形和收缩现象，不能够确保发电机的安装质量以及穿心螺栓的中心侧圆柱的垂直度、孔半径和弦距各环板的水平度。[2] 4.2 电厂发电机出现异常振动的原因

由于电厂发电机的定子包含定子线圈和铁心，是固定不动的，安装程序的繁琐使得安装人员在安装过程中，忽视了预先了解和掌握定子的下法兰、销子螺栓和支墩之间的结合，导致电厂发电机管子弯曲半径的精准性无法保证，电厂发电机的管路及其附件无法得到有效的弯制和质量控制，无法保证电厂发电机在加热的过程中受热的均匀性，防止发电机分层、裂纹和过烧现象的发生，使发电机管子零件的质量无法得到有效保障。所以保持发电机主轴上套着的转子的组装、生产以及安装阶段的质量有利于提高发电机组运行的长期性、稳定性、灵活性和安全性，进而使发电机各环节的安装符合设计和质量要求。 5电厂电动机异常振动的故障及诊断方法 5.1 电厂电动机的一般故障

电厂电动机的绕组中由于在安装过程中设置了两套绕组，大大降低了电厂电动机助力转向系统的可靠性，成为一个多源的故障系统，不利于双余度永磁无刷直流电机绕组间耦合作用的发挥，因而实践中往往会出现电动机异常振动故障对应多个故障的状况。而且电动机的短路故障信号微弱也会使得电厂电动机早期的绕组匝间难以被发现，导致电动机的工作电压如果超过 400V，就会使其良好的绝缘漆包线漆膜被损坏，并且在应用中会出现匝间短路和电动机异常振动的故障情形。 5.2 电厂电动机出现异常振动的原因

为了适时排除电厂电动机运行中引起的不正常振动现象，定期对电动机进行巡回检查，认真分析电动机异常振动的诊断故障并采取有效的对策，是减少事故发生次数，提高电动机运行效率的关键。由于电厂电动机在运行过程中频繁地停、转等不当操作会引起电动机电枢纽的回路不断超过电压，增加了电绕组绝缘薄弱处的绝缘膜被击穿的概率，容易出现电厂电动机绕组匝间短路的现象发生。加上电动机在生产和安装过程中往往经历嵌线、绕线、排线和多次搬运环节，这容易使电动机线圈导线上的漆膜被划破，使电动机多匝出现短路和异常振动，使电机的电流值会发生异常的突变，进而防止电动机匝间短路问题的出现。 5.3 电厂电动机故障的诊断方法和意义

为了使工作人员能够高效准确地测量和模拟出电动机异常振动故障和短路故障，检测人员应当借助先进的技术测量出电动机异常振动的具体故障。在进行故障诊断过程中，工作人员应当先将电动机的相定子槽划分成两部分，将短路的部分的匝数向固定方向的定子槽嵌入线圈，保持与其他定子槽匝数的一致性。然后将选取的电动机小波作为信号处理的前置手段，对小波与神经网络的松散型相结合分析，使其为神经网络提供特征向量，这样能够高效地完成电动机异常振动故障诊断。工作人员还应当及时检查电动机的皮带轮或联轴器等传动装置的安装要点，定期清除电动机机座外部的灰尘，清擦电动机接线端子机械零件的油泥，还要检查电动机接线盒的接线螺丝是否被烧伤或松动，同时检查接地线的连接状态是否良好，以此减少和避免电动机运行中发生的异常振动故障，适时排除电动机运行中引起的不正常现象的根源，定期对电动机进行巡回检查，提高电厂电动机的运行效率，进而节约电厂电机的维修成本，创造出良好的经济效益。 6结语