0 引言

汽轮发电机组轴系支撑系统主要包括轴承座、台板、垫铁和基础等。轴系支撑系统承担转子的重量和不平衡质量产生的离心力，并确定转子的径向位置，保证转子中心与汽缸中心一致，保持转子与静止部分间合适的径向间隙。长时间运行的汽轮发电机组容易发生轴承座振动大的问题，从而加剧轴系支撑系统的磨损、损坏轴承、引起转子振动过大等问题^[1-3]，甚至导致转子与静子的径向间隙不均匀等。因此，对机组轴承座振动问题进行分析、准确诊断和有效处理，是保证机组长期安全稳定运行的必要工作。

1 轴承座振动大的原因及处理方法

轴系激振力大和支撑系统动刚度不足是引起汽轮发电机组轴承座振动大的两个主要因素，其关系可表示为：

式中A—振幅；

F—激振力；

K_d—动刚度；

α—系数。

轴承座振幅与轴系激振力成正比，与支撑系统动刚度成反比，因此处理该类振动问题应从这两个方面入手，即降低轴系激振力或通过物理手段提高支撑系统动刚度。支撑系统动刚度不足可分为支撑系统的连接刚度、结构刚度不足及轴承座安装刚度不足，其相应的处理方法见图 1所示。

本文主要针对汽轮发电机组轴系支撑系统连接刚度不足引起的轴承座振动问题进行分析。

2 轴系支撑系统连接刚度不足问题分析

轴系支撑系统连接刚度反映了系统中两个部件之间的连接状态，常见的轴系支撑系统主要有3种形式，分别进行分析。

（1）对于大多数普通的轴系支撑系统，轴承座坐落于台板上，轴承座底座与台板通过螺栓均匀紧固连接，垫铁支撑于台板与基础之间，并通过二次灌浆加以固定（见图 2）。从支撑系统的安装结构分析，影响其连接刚度的因素有：轴承座与台板之间的接触情况，接触面积应大于75%，轴承座与台板之间垫片安装情况，应均匀平整，数量不宜过多；轴承座与台板的连接螺栓紧力，要求均匀牢固；垫铁安装情况，要求垫铁与台板之间接触和受力均匀，不能出现垫铁松动移位；二次灌浆质量，要求紧密牢固。

（2）部分汽轮发电机组低压转子轴承座坐落于低压排汽缸阔压器的洼窝中，与排汽缸连为一体，而排汽缸通过垫铁支撑于基础上。当排汽缸底部与垫铁接触不良，或由于排汽缸变形导致其底部与垫铁接触发生变化时，低压转子轴承座支撑系统的连接刚度将会降低。

（3）部分汽轮发电机组发电机转子轴承通常采用端盖轴承，即轴承坐落于发电机定子两侧端盖上，端盖与发电机定子固定，发电机定子底座通过梯形垫铁坐落在基础台板上。为了增强发电机定子整体刚度，发电机定子在自身重力作用下其底座平实地坐落于基础台板上，因此需要依据发电机定子底座的重力挠曲线形状来调整梯形垫铁。梯形垫铁的安装由发电机定子载荷分配试验来确定，如果发电机定子底座荷载分配达不到要求，甚至发生定子两个端面上翘的情况，则会削弱定子整体刚度，影响发电机转子轴承支撑系统连接刚度，使发电机轴承座产生较大的振动。

3 实例分析 3.1 机组概况

某汽轮发电机组轴系由高中压转子、低压转子和发电机转子组成，各转子均为双支撑结构，轴系结构和支撑情况如图 3所示。机组轴系配置了1—6号轴承轴振（x向、y向）和座振测点，轴承座支撑系统结构与图 2相同。

3.2 振动情况

在长期运行过程中，发电机后轴承座（6号轴承）振动逐渐增大。机组启动过程中5号、6号轴承轴振波德图如图 4所示，机组稳定负荷工况下发电机转子振动数据见表 1。

对该轴承座进行外部振动特性试验（测点布置情况见图 5），各测点振动数据见表 2。

3.3 振动分析

从5号、6号轴承轴振波德图可以看出，发电机转子经过临界转速区域时振动状态良好，定速3000 r/min稳定状态下轴振均小于100 μm；分析认为机组发电机转子一阶平衡状态合格，工作转速下轴振合格。

从机组稳定负荷工况下的运行情况看，发电机转子振动主要以工频为主，振动值和相位稳定；发电机转子两侧轴振通频最大值在80~90 μm，多数情况下机组轴振与座振幅值比大于3，5号轴承轴振与座振幅值比约为4.7，但6号轴承位置轴振与座振幅值比仅为1.4。分析认为，发电机转子振动是以工频为主的强迫振动，转子轴振对应的激振力处于合格水平，6号轴承座支撑系统动刚度不足。

引起轴承座支撑系统动刚度不足的原因主要有连接刚度不足、结构刚度不足和轴承安装刚度不足。曾多次对机组6号轴承进行检查调整，各项安装参数均符合制造厂家标准要求。分析认为6号轴承座支撑系统可能存在连接刚度不足或结构刚度不足的问题。由轴承座外部振动特性试验数据可以看出：

（1）轴承座支撑系统基础与台板、台板与轴承底座差别振动明显，基础（测点1）与台板（测点2）的差别振动达到26 μm；

（2）轴承座支撑系统左侧振动大于右侧振动，如测点2大于测点8、测点3大于测点7；

（3）台板与轴承底座四角垂直振动存在偏差，如汽轮机侧测点2、3与励磁机侧测点2、3，励磁机侧测点7、8与汽轮机侧测点7、8均有差异；

（4）沿轴承座高度方向，轴承座振动均较大。

通过以上分析，初步判断该轴承座基础与台板、台板与轴承底座之间存在接触不良、连接刚度不足的问题，需要在检修期间进行检查和处理，或根据检查处理情况对机组发电机转子进行精细动平衡处理，以进一步降低轴系激振力^[4-6]。

3.4 处理措施

在机组检修时吊开轴承座，发现轴承座与台板之间垫片较多且不平整，存在接触不良现象。吊出台板后发现台板下垫铁有松动现象，多数垫铁与台板不接触且接触面已生锈，如图 6所示。

针对发现的问题主要进行了如下处理。

（1）将基础铲除至石子混凝土层，重新加装垫铁，适当增加垫铁数量。在研刮垫铁时，保证接合面的接触面积达到要求，增加接合面密实度，保证每块垫铁受力均匀。

（2）重新研刮台板，更换垫片，保证台板与轴承座底座之间接触面积达到75%以上，螺栓均匀牢固连接。

3.5 处理效果

该轴承座支撑系统经处理后，机组重新启动，稳定负荷工况下发电机转子振动数据见表 3。就地测量轴承座外部各测点振动情况均小于30 μm，且不存在异常振动情况。由处理结果可以看出，该机组6号轴承座支撑系统连接刚度不足的问题基本得到解决，轴承座振动处于合格水平。

4 结语

经分析，某汽轮发电机组发电机轴承座振动问题是由于轴承座支撑系统存在连接刚度不足问题引起的，通过检查和处理，轴承座振动故障得到解决。对于该类问题，有时轴系支撑系统检查和处理工作较为耗时，也可以考虑从降低轴系激振力角度出发，准确分析转子轴振产生的原因并消除或进行转子精细动平衡处理，处理方式要根据机组实际情况进行选择。