发电机组轴向振动导致故障原因分析
汽轮发电机后轴承振动大原因分析及处理
汽轮发电机后轴承振动大原因分析及处理摘要：广州永兴环保能源有限公司二厂安装3台750t/d垃圾焚烧炉，2台汽轮发电机组，汽轮机采用东?汽轮机?设计制造的中温、中压、单缸、凝汽式汽轮机（N25-3.8型），配套四川东风电机厂生产的10.5KV空冷式发电机（QFB2W-25-2型）。
汽轮机、发电机转?由4个椭圆轴承?承组成，汽轮机#1轴承为推??持联合轴承，其轴瓦体外圆为球?，自位性好，#2、#3、#4轴承为?持轴承。
其中#2汽轮机组发电机后轴承（#4轴承）振动出现了振幅较大的问题，本文主要从汽轮机组发电机后轴承振动严重超标的原因进行分析，结合现场实际情况，重点分析振动产生因素和处理方式。
关键词：汽轮机组；发电机；轴承；轴承座；轴向振动；差别振动1、存在问题广州永兴环保能源有限公司二厂#2汽轮机组自2018年开始，发电机后轴承座轴向的振动经常出现，而振动值明显地呈上升态势，2018年9月出现发电机后轴承（#4轴承）振动增长的现象，达到65μm（轴承座盖振报警50μm，跳机80μm），现场测试发现该轴承轴向振动严重超标，最高达到160μm，影响机组的正常运行。
现场测试发电机后轴承（#4轴承）振动，数据如下表所示：处理情况：通过调整轴瓦两侧支撑瓦枕垫片及轴瓦球面垫块，汽轮机与发电机中心控制0.05mm以内，轴系扬度接近设计值，轴瓦间隙及紧力轻微调整达到标准范围内，轴瓦与轴径接触情况基本合格。
发电机组冲转并网后，#3和#4轴承瓦温分别为70℃和60℃，#4轴承轴向振动仍然超标，达到250μm，修后振动情况未能明显改善。
3、轴向振动原因分析汽轮机组振动可分为转子不平衡、转子弯曲、机组中心不正、轴瓦松动、轴承座不稳、机械松动、共振、发电机转子匝间短路、通风不平衡、电磁力不平衡等。
以上每一类振动故障，故障原因可分为激振力和支撑刚度两个方面。
大量实践证明，当转子两侧支撑刚度差异大时，在转子激振力作用下，两侧支撑垂直方向弹性压缩量有所区别，产生轴向振动。
汽轮发电机组振动故障分析与处理
３瓦 ３瓦 ３瓦 ３瓦 ４瓦 ４ 瓦 ４瓦 ４ 瓦
动基本相 同，说 明轴承座左右侧刚度对称 。 （）轴承座底部振 动不大 （ ｌＩ ） ２ 约 Ｏ ｍ ，振动差别也小 。 ｘ
３
３
ｌ０ ｌ５ １ １
８ ５ ５ ２
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１ ４
２ ０
苏州苏盛热电有 限公司３汽轮发 电机组 的汽轮机和发电 机型号分别 为Ｃ ０ ８ ３ ．８ ＿ 和 Ｑ Ｗ一 ０ ２ ５ — ． ／ ９ １ ４ Ｆ ６ — ，配交流无 刷 ８０
目
ｌ１５ １
励磁机 ，最大发 电功率为６ ＭＷ，轴系结构如 图１ ０ 所示 。汽
轮机和发 电机转 子分别 由１、２和３、４轴 承支撑 ，励 磁机 为悬臂结构 ，３、４ 油承为落地轴承。 嘈
由 于 该 机 组 发 电机振 动 较 大 ， ２０ 年 ２ 停 机 检 ０９ 月
奁 嚣
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转自
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图 １ ３汽轮发 电机组轴系图
查 ，发 现 ４瓦 下 瓦
部分 碎裂 ，更换 了新 瓦。但 由于工期 紧 ，换 瓦后 没有重新 校中心。机组开机后 ，３瓦轴 向振动很大 ，达 １Ｏ ｍ，影 响 ｔ ｌｘ
１ １
８
１ ９
ｌ８ ５
１７ ３
现场 紧固轴 承座４ 个地脚螺 栓后 ，轴向振动减小 了５ ｍ，但 ｔ ｘ
Ｏ５后 又恢复到原值。这表 明轴承座底部与 台板之间的联结 ． ｈ
紧 固。
平 筏 后
（）沿轴 承座 宽度方 向 ，发 电机侧 振动 明显大于励 磁 ３ 机侧 （ ） 图３ ，由此也会 引起轴 承座 的轴 向振 动。根据经验 ， 当垂直方向振动减小后 ，轴 向振动也应会有所下降 。
机组振动跳闸原因分析
机组振动跳闸原因分析1.事件过程某电厂2号机组容量为135MW，汽轮机为超高压、冲动、两缸、双排汽、凝汽式，系哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产。
2007年4月13日02:08，2号机组负荷为60MW，因处理除氧器安全门泄漏缺陷，分别退出1、2号高压加热器、除氧器和4号低压加热器，轴封汽源切为邻机辅汽供给。
02:12，机组轴系2-4瓦振动开始出现明显上升，运行人员开大高压轴封漏汽至除氧器手动门前疏水，并对轴封供汽压力进行了调整，2007年4月13日02:18，因轴系3号瓦振动达到80μm，引起保护动作机组跳闸。
2.原因分析检查DCS历史数据趋势曲线，机组在退出1、2号高压加热器、除氧器后，轴系振动除3号瓦垂直方向振动偏大（47.2μm）外，其他各瓦振动没有明显的变化。
在退出4号低压加热器4min后，机组轴系2-4瓦振动开始出现明显上升，至机组跳闸时，记录值如下：轴系原运行显示值机组跳闸时显示值2号轴瓦振动7.6μm 52.0μm2号瓦X方向轴振20.0μm 121.1μm2号瓦Y方向轴振17.0μm 51.5μm3号轴瓦振动47.2μm 80.5μm3号瓦X方向轴振72.0μm 139.8μm3号瓦Y方向轴振69.8μm 146.6μm4号轴瓦振动19.9μm 47.6μm由于机组在跳闸之前轴系振动呈升高而且发散趋势，因此初步可以断定，机组轴系受到外力扰动，导致激振力激增，从而使轴系各瓦的振动不断上升，导致机组跳闸。
由于机组跳闸是因3号轴瓦垂直振动偏大导致，因此，2007年4月16日，首先对3、4号轴瓦振动和轴承外部特性进行了测试。
测试时机组负荷110MW，测试数据具体如表1、表2 所示。
表1 3号轴瓦振动数据振动3号轴瓦4号轴瓦数值⊥―⊙⊥―⊙μm 46.5 26.3 52.1 11.7 10.8 49.8mm/s 4.94 2.56 5.62 1.18 1.02 5.39表2 3、4号轴承外部振动特性数据汽机端 发电机端 振动位置单位 1 4 2 3 螺栓μm 31.5 30.2 13.8 8.7 台板 μm32.4 28.5 12.7 7.7 从表1、表2可以看出，3号轴承垂直和轴向位置、4号轴承的轴向位置振动偏大，而3号轴瓦轴振X 、Y 方向分别为72.7μm 和69.5μm ，达到优良值。
电机振动故障的原因及解决对策
电机振动故障的原因及解决对策张凯锋摘要：电机振动故障的出现不但会对其自身的结构和构件造成损坏，同时还可能会引发严重的事故，因此对电机振动故障的原因进行研究非常重要。
基于此，本文对电机振动故障发生的原因进行了分析，然后提出了一些针对性的解决对策，仅供参考。
关键词：电机运行；振动故障；原因分析；解决对策电机实际运行过程中，由于振动故障而导致机器停止运转的状况时有发生，造成的经济损失也非常严重。
因此，对电机振动故障的原因进行分析是非常必要的。
1 电机振动故障的特点电机的振动故障是一种常见的故障，并且还具有特定的故障特征。
实际上，在发电机运行期间经常会发生不同程度的振动，对于很小的机械振动可以接受。
但是，如果振动幅度超过一定范围，则会发生振动故障的问题。
关于振动故障的问题，由于轴承的类型和额定转速不同，发电机各部分的振动水平也不同。
因此，分析其故障特性非常重要。
1.1 结构特殊发电机通常分为立式和卧式，大型发电机组和中型发电机组为立式，小型发电机组为卧式。
由于发电机本身的特殊结构，振动干扰相对复杂。
从结构的角度来看，机组的轴环和衬套之间有一定的间隙，该间隙是不固定的，从而导致机组的大轴磁贴之间存在运动，并且运动轨迹是可变的。
1.2 振动故障的逐渐变化由于发电机的转轮的旋转速度不如其它旋转机械高，因此振动故障的发生通常是渐进且不可逆的，突发事故通常很少发生，因此，设备的正常运行需要定期维护。
1.3 振动故障的多样性发电机组的振动不是由单一的原因引起的，而是由机械振动、电磁振动、液压振动等各种原因引起发电机组的振动。
因此，在测试和分析机组振动时需要考虑各种因素。
2 电机振动故障的原因由于发电机组的结构比较复杂，因此整个机组对运行环境有很高的要求。
发电机组只能在某些情况下正常运行，因此，发电机组发生故障的可能性增加。
另外，发电机组的振动超过标准，这会对发电机组和人员安全产生不利影响。
2.1 机械振动（1）机组转子振动。
汽轮发电机组冲转升速时振动超限导致跳机问题分析与解决
汽轮发电机组冲转升速时振动超限导致跳机问题分析与解决摘要：汽轮发电机组整套启动过程中可能发生振动值超量程的情况，本文对汽轮机冲转过程出现的状况进行了原因分析，结合造成振动高的各种潜在可能因素，提出切实有效的检查及处理方案，对以后类似问题的分析、解决具有相应参考意义。
关键字：汽轮发电机组，振动，原因分析，解决引言：机组整套启动时（尤其是首次启动），其振动值可能超出机组的保护跳闸值，经由揭瓦检查、发电机加平衡块等等方式方能使振动值合格。
汽轮发电机组振动数据是判断汽轮发电机运行情况的重要指标，会严重影响设备及人员的安全，而汽轮机异常振动又是常见故障中比较难确定故障原因的一种，本文根据所遇实际情况结合影响机组振动的各项因素进行分析阐释。
一、以杭丽热电项目机组振动值高处理过程为例彼时杭丽项目3号汽轮机组所涉及各分系统的调试工作已经结束，正处于机组整套调试阶段。
按照首次启动的要求进行详细准备工作后，机组开始启动并升速。
按照调试方案先升速至800r/min后，就地打闸，确认机组无摩擦等异常声音，然后重新开启速关阀，开启调门升速至800r/min，依照冷态暖机曲线暖机，且在低速暖机保持时间内，对机组运转情况进行仔细检查，仔细测听各轴瓦，汽封声音，发现并无明显异常。
但是注意到发电机一侧，也就是4瓦振动值偏高，大概在80μm左右，不过距报警值还有一段距离。
（汽轮机振动的报警值为80μm，跳机值为110μm。
发电机振动的报警值为120μm，跳机值为150μm。
）当暖机结束后准备按照升速曲线将机组由800r/min升速到2000r/min，但到1043r/min过程中发现机组振动值整体迅速升高，其中发电机4瓦瞬间到194.8μm，而汽轮机3瓦处振动也已经超出110μm跳机值。
其他两个瓦处振动也有明显的增大趋势。
而且第一次时1043r/min时已跳机，距杭州汽轮机股份有限公司所供非停顿区1300-1750r/min转速上还有一段距离。
水轮发电机组振动原因分析
水轮发电机组振动原因分析概述振动是机器运行中不可避免的现象。
在水轮发电机组中，振动不仅会影响设备的性能和寿命，还会影响发电厂的生产效率和安全。
因此，深入分析水轮发电机组振动原因，采取有效措施减少振动，对于保障发电厂的正常运行和机组的长期稳定运行至关重要。
模型分析水轮发电机组振动主要有几种类型：•稳态振动：指机组长期处于一种稳定的运行状态，此时振动频率和振幅相对稳定。
水轮发电机组稳态振动主要由质量不平衡和未正确安装转子引起。
•暂态振动：指振动频率和振幅在短时间内发生变化，可能是由于负载突变或冲击引起的。
暂态振动对机组疲劳损伤影响较大，长期存在可能造成机械故障。
•横向振动：指机组的振动方向与转子轴线垂直，造成机组运转不稳定。
常见的横向振动原因包括转子偏心、轴承失效等。
•纵向振动：指机组的振动方向与转子轴线平行，较为严重时可能会造成转子碰撞和轴承故障等机械故障。
除了以上几种常见振动类型，水轮发电机组还可能出现多种组合振动。
振动原因分析1. 转子偏心转子偏心是指转子在旋转时轴向偏移，导致振动频率和振幅增大。
主要原因包括转子装配不良、轴承表面磨损不均、轴箱挠曲、转子重量不均等。
针对此问题，我们可以采取如下解决措施：•调整轴承的安装平面和支撑面，以保证轴承安装的精度。
•整体调平转子，保证转子在旋转时轴向偏移量小于要求。
•检查轴承并进行必要的维护、清洁和润滑。
2. 支承失效支承失效是指轴承在运转中失效，产生异常振动。
支承失效常见原因包括轴承老化、过载运转、润滑不良等。
中长期的解决措施为定期维护和更换轴承。
短期的解决措施包括监控轴承温度和压力，确保轴承正常运行。
3. 质量不平衡质量不平衡是指转子及其附属部件质量分布不均，引起机组振动。
这种振动通常是稳态振动，振动频率与机组的物理结构有关。
当不存在其他明显的故障时，质量不平衡经常是导致振动的根本原因。
解决措施包括：•对机组进行动平衡校对来修正在机组内部的重量分配不均（即转子杂散质量）。
水力发电机组运行中振动产生的原因分析及应对措施
3.1机械轴线问题
引起水利发电机组振动故障的机械原因中，首要的因素就是机械轴线不对中以及不正等问题，此现象会导致发电机组的振动加剧而降低其运行的稳定性，如果没有及时处理而长时间的剧烈振动就容易导致以上严重问题。此原因主要表现在发电机上端轴与转子中心体不同心、发电机轴与转子中心体不同心、水轮机轴与发电机轴心不对正等，也是引起发电机组振动的主要原因。针对此问题，首先需要在机组安装和调试过程中按照标准和规范进行安装，并且对机械轴线问题进行严格检查，此外还要在机组运行中加强对此问题的检查，一旦发现问题应该立即处理和汇报。
4.2动态气隙的问题
水力发电机组在运行中出现磁极松动而导致引起动态气隙不均匀的问题比较常见，其主要表现在最小气隙空间位置会发生不断变化而引起机组振动。而且对于灯泡贯流式水轮发电机来说，其本身的气隙设计值就较小，而在水轮发电机组的制造、运输、安装和调试等环节中还容易在外力因素下导致出现气隙失圆、偏心不均以及气隙轴向成喇叭状等现象，而以上这些原因就是导致机组出现振动的原因之一。针对此问题，就需要在制造中严格按照设计进行精确加工和制造，而且在运输中加强对水轮发电机的保护，安装之前应对动态气隙进行检测，在安装过程中也应严格按照规范要求进行，在机组运行中应在日常检修与维护管理中加强对以上问题的检查和维修，避免发电机转子磁极在运行中出现松动问题。
5水力发电机组振动水力原因分析与处理差的稳定性，因此在其变化过程中也会影响水力发电机组的运行并存在平衡性差的特点。在不同的季节、时段以及水流速度下，会对机组产生影响并导致其振动。这就需要对进水流速进行控制，并且在不同季节以及时段中针对其水速变化特点来进行管理方案的设置，降低水力不平衡而导致成的振动。
3.2转动部件的问题
汽轮发电机组轴承座轴向振动故障的诊断和处理
，
一
。Leabharlann 旦 出 现 不 平 衡 电磁
交 流
底边发生周期性
力 后 转 子 沿 轴 向产生 位 移 不 平衡 力将力 图使 转 子 回 到平 衡位 置 但 由于 发 电机 转子 两 端 受联 轴 器 的 约束
， ，
的 轴 向偏 转 即 造 成 轴 向 振 动
，
。
。
特 别 是 当轴 承 座 连 接
。
刚度 不 足 时 产 生 的轴 向振 动更 为 明显
、
1
．
2
轴 向 电磁 力 不 平 衡 轴 向电磁 力 不 平衡也 能 引起 发 电机 或励 磁 机 转子
轴承 座 的 轴 向 振 动
，
。
当汽 轮 机 驱 动发 电机 转 子 旋 转
，
的振 动 引 起 轴 向 振 动 原 因 通 常 也 是 来 自轴 向 激 振 力
，
时 转子 旋转 磁 场 切 割定 子 绕组 磁 力线产 生 电 流 同时 定 子 绕组 也 产 生 感 应 磁 场
构复 杂的机 座 台板 安装 在 一 起 ， 成一 个 轴 向 刚度 薄 组
联 轴 器
…
△
联 ｛
，
ｌ Ｉ
、
・
－＿ Ｊ
△
弱的 系统 ， 有些小 机组励 磁 机等焊 接的 机座 台板 ， 如 它
本 身就 是一 个刚度 不均 匀的构 件 ， 向刚度 薄弱 。 轴 此外 ， 有一 些 与排 汽 缸 或 与发 电 机端 盖相 连 的 还
汽轮 发 电机 组 轴 承 座 轴 向 振 动 故 障的 诊 断 和 处
张 学延
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１ ． 轴瓦安装存 在偏差 轴瓦安装时存在倾斜 ， 没有与轴颈保持扬度一致 ， 轴颈的中 心线和轴瓦的 中心线产生了一个夹角 ， 转子旋转状态下 ， 油膜会 产生一个轴 向力 ， 这个轴 向力诱发端盖的轴 向振动 ， 同时对端盖
产生一个偏转力矩 。 轴瓦存在倾斜 ， 转子落位后 ， 轴颈的承力中心
现场人员认为振动值偏大 ，将振动探头由原来 的水平方 向改为垂
盈配合连接来保证二者定心。花键齿套与大齿 轮花键齿套尾端
各有一个尾盘 （ 图２ ） ， 通过 ６条螺栓和花键轴连接 ， 加上过盈 配 合力一起防止花键轴和花键轴套轴向活动。当燃气 轮机扭矩传
直方向安装 ， 监测系统显示振动值为 ６ ｍ ｒ ｎ ／ ｓ 水平 。在轴承振动未
轴 与 花 键 套 失 去 轴 向 限 位 功 能 而轴 向相 对 活 动 。机 组 搬 迁前 大
１ ． 负荷 齿轮箱结构及传扭过程 负荷齿轮箱 为人 字齿 轮构成的一级减速机构 ，结构如 图 １ 所示 。小齿轮加工成 内部 中空结构 ， 高速轴从小齿轮 中间通过。 高速轴 的发 电机端加工有外花键 ，与花键 齿套 接在一起互相 啮 合。 花键齿套与小齿 轮的法 兰通过螺栓连接在一起 ， 高速轴 与燃 气轮机转子刚性连接 。 大齿轮结构 与小齿轮相似 ， 低 速轴 与发 电 机转子刚性旌 接 。花键轴和花键齿套通过花键齿两端 的台阶过
幅度进一步增加 ，最终导致轴瓦后端面与转子轴肩 的轴 向间隙
消失而碰磨 。
二、 负 荷 齿 轮箱 传 动 失效 原 因分 析
的过盈配合产生微动磨损 和松动而失效 ，尾盘连接螺栓也 承受 较大应力 。 当轴 瓦与转子轴肩碰磨时 ， 转子会产生很大的向后的 轴 向力 ， 该轴 向力将低速轴 花键套 的尾盘 螺栓 拉长 、 拉断 ， 低速
改观的情况下 ， 认为机组的振动值处于合理水平 ， 遂交工投运 。 机组运行期间 ，出现负荷齿轮箱箱体及轴承有温度升高及 振动增大现象 ， 应为花键齿磨损所致 ， 但运行人员认为没有超过 限值 ， 继续运行 。
递给高速轴后 ， 高速轴通过花键轴传递给花键齿套 ， 再传递给小
齿轮 。 小齿轮将 扭矩传递 给大齿轮 ， 再通过大齿 轮花键齿套传递 给低速轴 ， 最后 把燃气轮机 的扭矩传递给发 电机 。
发 电机轴不转动。 解 体检 查 负 荷 齿 轮 箱， 发现低速 轴花键齿 与 花键套传动 失效 ， 导致燃 机扭 矩 不 能传 递 到 发 电
机 。 尾 盘 螺 栓 有 ２条 断
轴 瓦的垂直 间隙超标 ０ ． １ ５ ｍｍ， 容易诱发振动 。
四、 小 结
机组存 在较大 的轴向振动是导致轴 瓦与转子轴肩碰磨 、 花
修时， 没有对负荷齿轮箱进 行检查 ， 对螺栓断裂 、 花键齿轴 向相
对活动现象也没有发现。
机组 试 运 时 ，发 电机后 轴 承振 动值 垂 直 ６ ｍ ｍ ／ ｓ 、水平 ９ ｍ ｍ ／ ｓ 、 轴向 １ ２ ｍｍ ／ ｓ 水平 。 机组原设计只安装了水平方 向振动探
头， 没有垂直和轴向监测 ， 监测系统显示的振动值为 ９ ｍ ｍ ／ ｓ 水平 。
键齿传 动失效 的根本原 因，运行及检修人员 未对轴 向振动给予 高度重视是故 障的主要原 因。 运行人员应提高责任心 ， 对轴 向振
动及其 它参数变化及异常情况给予高度重视 ，发现 问题及时处 理 。检修人员应严格按照检修规程对设 备进行检查 、 检修 。 该机组监测最小振动值的做法是严 重错误 的 ，应该监测振
４ ． 轴 瓦问隙超标
１ ４ Ｍｖ ａ ｒ ， 燃机转速升高到 ５ ４ ４ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ， 发 电机 ３ ０ ０ ０ ｒ ／ ａ ｒ ｉ ｎ运行 ，
手、 自动均无法升负荷 。断开发 电机 出 口开关 ５ ２ Ｇ准备 重新并
网， 燃机转速恢 复到 ５ １ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ ， 但 发 电机转 速下 降 ， 随后 负荷 齿轮箱发出异常响声 ， 紧急停机 。 停机后盘车 ， 燃 气轮机轴转动 ，
裂， 其余 ４条松动（ 图２ ） ， 过 盈 配 合及 花 键 齿 传动
失效 。
动值最大者 ， 最好能ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ时监测 ３ 个方 向的振动值 。 目前很多机组
（ 尤其是小机组 ） 未安装轴 向振动监测探头 ， 但轴 向振 动的危害
３ ． 传动失效原 因分析 发 电机 转 子 轴 向振 动， 导 致低速轴 与花键套 图 ２ 低速轴尾盘螺栓断裂和松动
不可小觑 ，可 以加装轴 向振动探头或定期进行现场实测来加强
轴 向振动 的监测 。
［ 编辑 利 丈］
设 备 篁 理 与 维 修２ ０ １ ５ Ｎ ｏ ｌ ０ 团
３ ． 联轴器对 中值超标
２ ． 故 障现象
机组带 ２ ７ ＭＷ 负荷运行 ， 突然发生有 功降到 ０ ＭＷ， 无功
相当于转子存在永久弯 曲， 运转 中产生偏心力 ， 从而造成转 子不平衡振 动。 由于偏心力的半径 较小 ， 反应在轴 承振动上是轴 向振动较大 ， 垂直 、 横 向振动较小 。
定心 环 轴 瓦 小齿 轮 轴 瓦 外 花 键 花 键 齿套
轴 向振动一直较大 ，花键齿及过盈配合面始终存 在轴 向摩 擦及磨损 ， 同时还伴有径 向摩擦及磨损。 花键齿存在较大的轴向 相对运动 ， 产生 的磨损很剧烈 。随磨损量的增加 ， 磨损速度不断 加快 ， 最终导致花键齿传动失效 。
线落在 了轴承端盖几何中心线的外侧 ， 转子的重力及振动力对端 盖施加一个偏转力矩。偏转力矩诱发螺栓松动及轴向振动增大 。
２ ． 后 轴承座支撑 刚度降低
后轴承座与箱体 的连接螺栓 因承受较大的轴向动应力而松
图 １ 负荷齿 轮箱 啮合齿轮示意 图
动， 轴承座刚度降低 ， 两个轴承座 的支 撑刚度不对称 ， 支撑 刚度 降低的后轴承座轴向振动增加 。