近年來，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩側(cè)出現(xiàn)同相振動(dòng)現(xiàn)象越來越多，其原因和機(jī)理也正在得到人們越來越多的重視。

同相振動(dòng)是由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子本體三階不平衡或外伸端不平衡所引起的，在二階臨界轉(zhuǎn)速下工作的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，外伸端不平衡會(huì)使主跨轉(zhuǎn)子的二階振型畸變，產(chǎn)生類似于主跨轉(zhuǎn)子三階不平衡的振動(dòng)特征。實(shí)踐表明，與其它形式振動(dòng)相比，降低同相振動(dòng)有時(shí)比較困難。

本文針對(duì)某臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)的發(fā)電機(jī)同相振動(dòng)問題進(jìn)行了深入分析，對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了分析，總結(jié)了這類振動(dòng)高效治理方法。

振動(dòng)現(xiàn)象

某臺(tái)60MW汽輪發(fā)電機(jī)組軸系由汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)組成，勵(lì)磁機(jī)為懸臂結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

正常運(yùn)行中發(fā)電機(jī)振動(dòng)較大，表1給出了3瓦和4瓦空負(fù)荷和滿負(fù)荷下的振動(dòng)數(shù)據(jù)。

工作轉(zhuǎn)速下，各測點(diǎn)振動(dòng)以工頻為主。帶負(fù)荷過程中。振動(dòng)幅值增大，但相位穩(wěn)定。初步分析認(rèn)為，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在不平衡。
發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡過程
由表1可知，滿負(fù)荷下3x和4x相位相差27。，3Y和4Y相位相差20。，兩側(cè)x與y方向振動(dòng)相位基本相同。用諧分量法將3瓦、4瓦工作轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)分解為同相分量和反相分量，如表2所示。

從表2可以看出，兩側(cè)振動(dòng)分量中同相分量遠(yuǎn)大于反相分量，其中x同相達(dá)到88um。由于同相分量較大，參照以往加重經(jīng)驗(yàn)，首先在發(fā)電機(jī)兩端施加對(duì)稱型式配重：P3=1.14kg∠24°，P4=1.05kg∠24°。

加重后，滿負(fù)荷下振動(dòng)明顯減小，但是臨界轉(zhuǎn)速下振動(dòng)增大。在發(fā)電機(jī)兩端加同相配重導(dǎo)致工作轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)出現(xiàn)矛盾，無法兼顧。

去掉發(fā)電機(jī)加重，改在勵(lì)磁機(jī)上加重pA=250g∠60°如圖2所示。

本次加重后，滿負(fù)荷下振動(dòng)明顯降低而臨界轉(zhuǎn)速下振動(dòng)變化不大，軸系振動(dòng)達(dá)到優(yōu)秀，動(dòng)平衡工作至此結(jié)束。表3給出了機(jī)組動(dòng)平衡過程。

發(fā)電機(jī)同相振動(dòng)的深入分析
本次動(dòng)平衡，在發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)上的兩次加重均降低了工作轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)。但是，發(fā)電機(jī)本體上的加重卻使臨界轉(zhuǎn)速下振動(dòng)明顯增大，3x振動(dòng)達(dá)136um，而勵(lì)磁機(jī)上加重后I臨界轉(zhuǎn)速下振動(dòng)變化不大。表4給出了兩次加重求得的影響系數(shù)。

從表中可以看出：

(I)滿負(fù)荷下，發(fā)電機(jī)兩端加同相配重和勵(lì)磁機(jī)懸臂端加重對(duì)3號(hào)、4號(hào)軸承振動(dòng)的影響都近似為同相。除3x測點(diǎn)相位角偏差稍大外，兩種加重模式所求得的各測點(diǎn)影響系數(shù)相位角近似相同，但勵(lì)磁機(jī)加重靈敏度遠(yuǎn)大于發(fā)電機(jī)加重。

(2)臨界轉(zhuǎn)速下，發(fā)電機(jī)兩端加同相配重對(duì)振動(dòng)影響較大，兩側(cè)振動(dòng)影響也近似于同相。勵(lì)磁機(jī)加重影響相對(duì)較小，兩端影響系數(shù)相位角相差達(dá)到120°～160°。

若以降低滿負(fù)荷下振動(dòng)為目標(biāo)，由表4影響系數(shù)，推算得發(fā)電機(jī)兩端和勵(lì)磁機(jī)加重方案分別為：1 268g∠15°和350g∠45°。

兩種方案所求得的加重相位角僅相差30°，近似相同。但是由該方案推算得臨界轉(zhuǎn)速下3x振動(dòng)分別為162um∠153°和34∠184°相差很大。

中、小型發(fā)電機(jī)組工作轉(zhuǎn)速大多在一階臨界轉(zhuǎn)速和二階臨界轉(zhuǎn)速之間，距離三階l臨界轉(zhuǎn)速較遠(yuǎn)，工作轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)主要受一階振型和二階振型的影響。

對(duì)于帶有懸臂端的軸系而言，3 000r/min下可能的振型如圖3所示。

第1種情況下，軸系兩端振動(dòng)呈反相，與本機(jī)組振動(dòng)特征不符。第2種情況和第3種情況所對(duì)應(yīng)的軸系兩端振動(dòng)都呈同相，與本臺(tái)機(jī)組振動(dòng)現(xiàn)象很相似，但兩種狀態(tài)下的振動(dòng)特性還是有一定差別。

第2種情況下。平衡發(fā)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速下振動(dòng)需要在兩端加向下的力，在轉(zhuǎn)子中部也應(yīng)該加1個(gè)向下的力。由于轉(zhuǎn)子中部無法加重.實(shí)際上只能在兩端加1對(duì)向下的力，或者在勵(lì)磁機(jī)懸臂端加一個(gè)向上的力。

勵(lì)磁機(jī)加重方向與發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子本體內(nèi)加重方向相反。

該現(xiàn)象與此前分析不符。由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中部加鶯方向與兩端加重方向相同，發(fā)電機(jī)兩端加同相配重對(duì)臨界轉(zhuǎn)速和工作轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生矛盾。這種情況下轉(zhuǎn)子本體振動(dòng)大于外伸端振動(dòng)，不平衡主要是由轉(zhuǎn)子本體引起的。

第3種情況下，平衡發(fā)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)需要在兩端加1對(duì)向上的力，轉(zhuǎn)子中部則應(yīng)該加1個(gè)向下的力，或者在勵(lì)磁機(jī)懸臂端加一個(gè)向上的力。勵(lì)磁機(jī)加重和發(fā)電機(jī)兩端加重方向相同。

實(shí)際加重時(shí)，由于轉(zhuǎn)子中部無法加重，并且兩端加重方向與中部方向是相反的，必然會(huì)導(dǎo)致臨界轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)變大。該分析和本機(jī)組出現(xiàn)的振動(dòng)現(xiàn)象基本吻合。

這種情況下轉(zhuǎn)子外伸端振動(dòng)大于本體振動(dòng)，不平衡主要由外伸端引起。綜合以上分析，本機(jī)組額定轉(zhuǎn)速下的振型應(yīng)該如第3種情況所示。由于振型分布不同，平衡方法和平衡結(jié)果可能就會(huì)出現(xiàn)很大差別。

目前很多文獻(xiàn)認(rèn)為，發(fā)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速下出現(xiàn)同相振動(dòng)是由于二階振型畸變或三階振型引起的，這種觀點(diǎn)具有一定的片面性。

對(duì)于帶有懸臂端的轉(zhuǎn)子而言，額定轉(zhuǎn)速下發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)完全有可能呈現(xiàn)如圖3中所示的一階振型。本體內(nèi)加重角度和外伸端加重角度是相同還是相反，不能一概而論，取決于振型分布。
結(jié)論

此臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)的同相振動(dòng)實(shí)際上是由于勵(lì)磁機(jī)外伸端不平衡引起的。帶有外伸懸臂端的轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速下很容易出現(xiàn)同楣振動(dòng)。

額定轉(zhuǎn)速下.發(fā)電機(jī)同相振動(dòng)有兩種情況，分別來源于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子本身和勵(lì)磁機(jī)外伸端，所對(duì)應(yīng)的振動(dòng)特征和處理方法不完全相同。實(shí)際機(jī)組出現(xiàn)同相振動(dòng)是需要仔細(xì)分析其振型圖。

轉(zhuǎn)子跨內(nèi)加重向跨外加重移植時(shí)，其加重角度是相同還是相反，也不能一概而論，兩種情況都有可能。

文章題目：發(fā)電機(jī)現(xiàn)場動(dòng)平衡過程及分析！
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