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柴油發電機組轉子不對中故障的診斷
QNFS-50-2型2#發電機組是神火鋁電有限責任公司發電廠的重要設備，2004年3月初線路檢修后投入運行時，突然產生了較大的異常振動。為迅速查出該發電機組的故障和振源，確定其嚴重程度及是否需要立即停機修理，我們使用河南獅鼎股份有限公司生產的DCPS08A數據采集與分析處理系統進行了檢測，其發電機組測點簡圖見圖1。汽輪機的型號為N50—8.83—2，通過剛性聯軸器與發電機相連，轉速為 3 000r/min。
一、檢測對比分析
2004年3月 4日，在圖1所示的各測點上檢測，經與機組運行正常時的2004年2月26日檢測結果對比發現，測點2和3處的振值顯著增加，且測點3處振值增加量大于測點2處振值增加量。因此，選測點3的檢測結果予以分析。鑒于測點3的振動速度有效值在水平、垂直、軸向三個方向上，呈現有V水平＞V軸向＞V垂直的規律性，為此特以測點3水平方向的檢測結果進行對比分析。
1.時域圖分析
由圖2可見，機組運行正常時，測點3時域圖上顯示最大振動速度有效值VRMS=0.7mm/s，時域波形呈現為比較規則的正弦波；而在圖3中，發電機組運行正常時的規則正弦波受到了破壞，其波形呈現轉子工頻?r和2?r的疊加波形，其波形上半周呈現出明顯的M型，最大振動速度有效值VRMS=5.6mm/s，是發電機組正常振值的8倍。
據有關資料介紹，對于具有明顯特征的波形，可直接用來對設備故障作出初步判斷。分析波形有助于區分不同故障。一般說來，單純不平衡的振動波形基本上是正弦式的；單純不對中的振動波形比較穩定、光滑、重復性好，呈現“M”型；轉子組件松動及干摩擦產生的振動波形比較毛糙、不平衡、不穩定，出現削波現象；而自激振動，如油膜渦動、油膜振蕩等，振動波形比較雜亂，重復性差，波動大。
由圖3與圖2的時域波形和振動速度有效值的對比，結合波形分析法中的規律特征，初步判斷是發電機組轉子不對中。
2．頻域圖分析
由圖4可見，發電機轉子的工作轉頻為?r=48.8Hz（頻率分辨率為5Hz），其對應振動速度有效值VRMS=0.3mm/s；2倍頻2?r=97.7Hz，其對應振動速度有效值為VRMS=0.1mm/s；3、4、5等高次諧波所對應的振動速度有效值均小于0.1 mm／s。在圖5中可見，轉子的2?r、3?r倍頻處，其對應的振動速度有效值均增加為VRMS=1.3mm/s；在工頻?r和4?r處對應的振值均為VRMS=0.9mm/s?？梢娬駝赢惓r轉子2倍頻處的振值是正常值的13倍；其它倍頻處的振值也較正常時高數倍。
轉子不對中包括軸承不對中和軸系不對中兩種情況。軸頸在軸承中偏斜稱為軸承不對中，其本身不會產生振動，主要影響到油膜性能的好壞。在轉子不平衡情況下，由于軸承不對中對不平衡的反作用，可出現工頻徑向和軸向振動。機組各轉子之間用聯軸器連接時，如未處在同一直線上，稱為軸系不對中。通常所說不對中多指軸系不對中。用剛性聯軸器連接的轉子，不對中時往往既有軸線平行位移，又有角度位移，所受力既有徑向交變力又有軸向交變力，因而會產生2倍頻徑向振動和軸向同頻振動。
依據圖5和圖4的對比結果，參照轉子不對中故障時的振動特征，結合2#發電機組測點3處頻譜特征主要表現為轉子轉頻的兩倍，且伴有一次及高次諧波，可判斷發電機組轉子不對中。
二、故障診斷結論和振源分析
1．診斷結論
根據以上時域圖和頻域圖的分別對比分析，可推斷發電機組轉子存在不對中故障，即發電機轉子與汽輪機轉子軸系不對中。參照ISO2372—1974（E）振動烈度評定標準，其振值跨人注意區，無需立即停機檢修，但應加強監護。
2．振源分析及驗證
造成軸系不對中的原因除有設計和安裝問題外，運行中的許多因素也會導致產生新的不對中：
?。?）超負荷運行改變了機組的受力狀態和熱狀態；
?。?）熱機保溫不良使基礎變形不均；
（3）環境條件改變，如地基受雨季影響和環境溫度變化過劇等；
?。?）軟地腳，即指機組地腳不在同一平面內，或者機器固定在不均勻的底板上，擰緊定螺栓后機器變形和軸承不對中。經分析，造成2#發電機組轉子不對中的主要原因是熱機保溫不良使基礎變形不均所致。利用計劃檢修時機，對發電機組采取了熱機保溫措施后，振源消除，振值顯著減小至正常狀態值。
一、檢測對比分析
2004年3月 4日，在圖1所示的各測點上檢測，經與機組運行正常時的2004年2月26日檢測結果對比發現，測點2和3處的振值顯著增加，且測點3處振值增加量大于測點2處振值增加量。因此，選測點3的檢測結果予以分析。鑒于測點3的振動速度有效值在水平、垂直、軸向三個方向上，呈現有V水平＞V軸向＞V垂直的規律性，為此特以測點3水平方向的檢測結果進行對比分析。
1.時域圖分析
由圖2可見，機組運行正常時，測點3時域圖上顯示最大振動速度有效值VRMS=0.7mm/s，時域波形呈現為比較規則的正弦波；而在圖3中，發電機組運行正常時的規則正弦波受到了破壞，其波形呈現轉子工頻?r和2?r的疊加波形，其波形上半周呈現出明顯的M型，最大振動速度有效值VRMS=5.6mm/s，是發電機組正常振值的8倍。
據有關資料介紹，對于具有明顯特征的波形，可直接用來對設備故障作出初步判斷。分析波形有助于區分不同故障。一般說來，單純不平衡的振動波形基本上是正弦式的；單純不對中的振動波形比較穩定、光滑、重復性好，呈現“M”型；轉子組件松動及干摩擦產生的振動波形比較毛糙、不平衡、不穩定，出現削波現象；而自激振動，如油膜渦動、油膜振蕩等，振動波形比較雜亂，重復性差，波動大。
由圖3與圖2的時域波形和振動速度有效值的對比，結合波形分析法中的規律特征，初步判斷是發電機組轉子不對中。
2．頻域圖分析
由圖4可見，發電機轉子的工作轉頻為?r=48.8Hz（頻率分辨率為5Hz），其對應振動速度有效值VRMS=0.3mm/s；2倍頻2?r=97.7Hz，其對應振動速度有效值為VRMS=0.1mm/s；3、4、5等高次諧波所對應的振動速度有效值均小于0.1 mm／s。在圖5中可見，轉子的2?r、3?r倍頻處，其對應的振動速度有效值均增加為VRMS=1.3mm/s；在工頻?r和4?r處對應的振值均為VRMS=0.9mm/s?？梢娬駝赢惓r轉子2倍頻處的振值是正常值的13倍；其它倍頻處的振值也較正常時高數倍。
轉子不對中包括軸承不對中和軸系不對中兩種情況。軸頸在軸承中偏斜稱為軸承不對中，其本身不會產生振動，主要影響到油膜性能的好壞。在轉子不平衡情況下，由于軸承不對中對不平衡的反作用，可出現工頻徑向和軸向振動。機組各轉子之間用聯軸器連接時，如未處在同一直線上，稱為軸系不對中。通常所說不對中多指軸系不對中。用剛性聯軸器連接的轉子，不對中時往往既有軸線平行位移，又有角度位移，所受力既有徑向交變力又有軸向交變力，因而會產生2倍頻徑向振動和軸向同頻振動。
依據圖5和圖4的對比結果，參照轉子不對中故障時的振動特征，結合2#發電機組測點3處頻譜特征主要表現為轉子轉頻的兩倍，且伴有一次及高次諧波，可判斷發電機組轉子不對中。
二、故障診斷結論和振源分析
1．診斷結論
根據以上時域圖和頻域圖的分別對比分析，可推斷發電機組轉子存在不對中故障，即發電機轉子與汽輪機轉子軸系不對中。參照ISO2372—1974（E）振動烈度評定標準，其振值跨人注意區，無需立即停機檢修，但應加強監護。
2．振源分析及驗證
造成軸系不對中的原因除有設計和安裝問題外，運行中的許多因素也會導致產生新的不對中：
?。?）超負荷運行改變了機組的受力狀態和熱狀態；
?。?）熱機保溫不良使基礎變形不均；
（3）環境條件改變，如地基受雨季影響和環境溫度變化過劇等；
?。?）軟地腳，即指機組地腳不在同一平面內，或者機器固定在不均勻的底板上，擰緊定螺栓后機器變形和軸承不對中。經分析，造成2#發電機組轉子不對中的主要原因是熱機保溫不良使基礎變形不均所致。利用計劃檢修時機，對發電機組采取了熱機保溫措施后，振源消除，振值顯著減小至正常狀態值。