近年來，發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩側(cè)出現(xiàn)同相振動現(xiàn)象越來越多，其原因和機理也正在得到人們越來越多的重視。同相振動是由于發(fā)電機轉(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)電機轉(zhuǎn)子，外伸端不平衡會使主跨轉(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特征。實踐表明，與其它形式振動相比，降低同相振動有時比較困難。本文針對某臺汽輪發(fā)電機組運行中出現(xiàn)的發(fā)電機同相振動問題進行了深入分析，對其機理進行了分析，總結(jié)了這類振動高效治理方法。

1、振動現(xiàn)象

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

       正常運行中發(fā)電機振動較大，表1給出了3瓦和4瓦空負荷和滿負荷下的振動數(shù)據(jù)。

        工作轉(zhuǎn)速下，各測點振動以工頻為主。帶負荷過程中。振動幅值增大，但相位穩(wěn)定。初步分析認為，發(fā)電機轉(zhuǎn)子存在不平衡。

2、發(fā)電機轉(zhuǎn)子動平衡過程

由表1可知，滿負荷下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)振動分量中同相分量遠大于反相分量，其中x同相達到88um。由于同相分量較大，參照以往加重經(jīng)驗，首先在發(fā)電機兩端施加對稱型式配重：P₃=1.14kg∠24^°，P4=1.05kg∠24^°。

        加重后，滿負荷下振動明顯減小，但是臨界轉(zhuǎn)速下振動增大。在發(fā)電機兩端加同相配重導(dǎo)致工作轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)速下的振動出現(xiàn)矛盾，無法兼顧。

       去掉發(fā)電機加重，改在勵磁機上加重p_A=250g∠60^°如圖2所示。

        本次加重后，滿負荷下振動明顯降低而臨界轉(zhuǎn)速下振動變化不大，軸系振動達到優(yōu)秀，動平衡工作至此結(jié)束。表3給出了機組動平衡過程。

3、發(fā)電機同相振動的深入分析

         本次動平衡，在發(fā)電機和勵磁機上的兩次加重均降低了工作轉(zhuǎn)速下的振動。但是，發(fā)電機本體上的加重卻使臨界轉(zhuǎn)速下振動明顯增大，3x振動達136um，而勵磁機上加重后I臨界轉(zhuǎn)速下振動變化不大。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)滿負荷下，發(fā)電機兩端加同相配重和勵磁機懸臂端加重對3號、4號軸承振動的影響都近似為同相。除3x測點相位角偏差稍大外，兩種加重模式所求得的各測點影響系數(shù)相位角近似相同，但勵磁機加重靈敏度遠大于發(fā)電機加重。

(2)臨界轉(zhuǎn)速下，發(fā)電機兩端加同相配重對振動影響較大，兩側(cè)振動影響也近似于同相。勵磁機加重影響相對較小，兩端影響系數(shù)相位角相差達到120°

～160°。

        若以降低滿負荷下振動為目標(biāo)，由表4影響系數(shù)，推算得發(fā)電機兩端和勵磁機加重方案分別為：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振動分別為162um∠153^°和34∠184^°相差很大。

        中、小型發(fā)電機組工作轉(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，工作轉(zhuǎn)速下的振動主要受一階振型和二階振型的影響。對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，軸系兩端振動呈反相，與本機組振動特征不符。第2種情況和第3種情況所對應(yīng)的軸系兩端振動都呈同相，與本臺機組振動現(xiàn)象很相似，但兩種狀態(tài)下的振動特性還是有一定差別。

第2種情況下。平衡發(fā)電機工作轉(zhuǎn)速下振動需要在兩端加向下的力，在轉(zhuǎn)子中部也應(yīng)該加1個向下的力。由于轉(zhuǎn)子中部無法加重．實際上只能在兩端加1對向下的力，或者在勵磁機懸臂端加一個向上的力。勵磁機加重方向與發(fā)電機組轉(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)動機轉(zhuǎn)子中部加鶯方向與兩端加重方向相同，發(fā)電機兩端加同相配重對臨界轉(zhuǎn)速和工作轉(zhuǎn)速下的振動不會產(chǎn)生矛盾。這種情況下轉(zhuǎn)子本體振動大于外伸端振動，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)電機工作轉(zhuǎn)速下的振動需要在兩端加1對向上的力，轉(zhuǎn)子中部則應(yīng)該加1個向下的力，或者在勵磁機懸臂端加一個向上的力。勵磁機加重和發(fā)電機兩端加重方向相同。實際加重時，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，必然會導(dǎo)致臨界轉(zhuǎn)速下的振動變大。該分析和本機組出現(xiàn)的振動現(xiàn)象基本吻合。

       這種情況下轉(zhuǎn)子外伸端振動大于本體振動，不平衡主要由外伸端引起。綜合以上分析，本機組額定轉(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)果可能就會出現(xiàn)很大差別。

        目前很多文獻認為，發(fā)電機工作轉(zhuǎn)速下出現(xiàn)同相振動是由于二階振型畸變或三階振型引起的，這種觀點具有一定的片面性。對于帶有懸臂端的轉(zhuǎn)子而言，額定轉(zhuǎn)速下發(fā)電機轉(zhuǎn)子振動完全有可能呈現(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。

4、結(jié)論

        此臺汽輪發(fā)電機出現(xiàn)的同相振動實際上是由于勵磁機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。

額定轉(zhuǎn)速下．發(fā)電機同相振動有兩種情況，分別來源于發(fā)電機轉(zhuǎn)子本身和勵磁機外伸端，所對應(yīng)的振動特征和處理方法不完全相同。實際機組出現(xiàn)同相振動是需要仔細分析其振型圖。

       轉(zhuǎn)子跨內(nèi)加重向跨外加重移植時，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。