甘肃迭部县花园水电站1号机组首次并网时水导轴瓦拉瓦事故分析及处理方法

罗云强　江金照　马学新

(水利部长江水利委员会陆水枢纽工程局，湖北 赤壁　437302)



甘肃迭部县花园水电站1号机组首次并网时水导轴瓦拉瓦事故分析及处理方法

罗云强江金照马学新

(水利部长江水利委员会陆水枢纽工程局，湖北 赤壁437302)

【摘要】在甘肃迭部花园水电站1号水轮发电机组首次并网机组带负荷试验时，水导瓦温过高保护动作，机组事故停机。本文通过事故的表现和现场试验的方法，分析了事故的原因及采取的应对措施。通过这一具体事例，充分说明水电站基础埋件二期混凝土的浇筑密实的重要性。

【关键词】花园电站；水导瓦；定子基础

Accident analysis and treatment methods of water guide bearing pad

1概述

花园水电站工程位于甘肃省迭部县旺藏乡东益高村附近，距迭部县城约75km。电站以北经腊子口、岷县、临洮至兰州约390km, 电站额定水头59m，设

计引水流量118.5m3/s，电站总装机容量3×20MW。电站机电设备安装单位为水利部长江水利委员会陆水枢纽工程局。

水轮发电机组主要参数见表1。

表1　水轮发电机组主要参数

2011年8月开始进行电站机电设备安装，电站首台机组——1号水轮发电机组于2013年1月23日开始机组启动试运行。至2013年1月31日，完成了水轮发电机组并网前的相关试验，机组试运行过程中运行稳定，各项试验测试数据满足相关规程规范要求。

2事故过程

从2013年2月2日0时开始，根据电网的调度命令，开始进行1号水轮发电机组首次并网试运行。2013年2月2日00:25:37机组并网成功，接着在上位机进行机组增减负荷试验时，机组突然紧急停机，电磁阀动作，机组甩负荷，事故停机，同时水机室观察人员发现水导油盆下有大量烟雾冒出。机组停机完成后，计算机监控系统查询事故过程，在00:33:19机组水导瓦温过高动作，机组负荷为6300kW，水导瓦温事故前上升速率为12℃/min，最高瓦温72.5℃(水导瓦温度仪报警温度设定为65℃，事故停机温度设定为70℃)。机组停机程序结束蝶阀关闭，各相关安全措施完成后，对水导轴承进行撤装分解，撤开后发现水导瓦面严重拉伤，导油槽被巴氏合金填平。

3事故分析

水导瓦为分两瓣的筒式瓦，检查安装记录，上导瓦、下导瓦和水导瓦的双面总间隙调整为：上导瓦0.38mm，下导瓦0.38mm，水导瓦0.40mm。

事故前试运行过程中各部位瓦温数据为：上导瓦为38.5℃,下导为39.8℃,水导44.7℃。

事故过程中各最高瓦温数据为：上导瓦38.8℃，下导瓦40.3℃，水导瓦72.5℃。

一般而言，立轴混流式水轮发电机组在机组空转和空载各项启动试验完成合格的情况下，机组并网带负荷，随着导叶开度的增加，机组有功负荷增加，而随着相应进水量的增加，转轮的轴向水推力相应增加。在机组所带的负荷变化运行过程中，水导瓦的瓦温会在一定范围内有所变化，但一般不会发生在机组带负荷后水导瓦短时间拉瓦现象，造成此种现象的原因应该是有其他外力作用改变了水机大轴轴颈与水导瓦之间的间隙。花园水电站机组的转动部分受力是通过推力轴承座传导到机组上机架牛腿，最后通过定子外壳传导到机组发电机定子基础板上的(见图1)。

该发电机定子基础板共有8块，对其进行检查发现，定子基础板下面的二期混凝土浇灌不密实，特别是+X、+Y方向的4块基础板下均有脱空现象，能够明显看到基础板与混凝土之间的间隙，此部位受力仅靠基础板安装调整加固支撑钢筋承受。经分析认为，在机组轴向水推力发生变化时，由于定子基础板的不均匀沉降，引起机组轴线发生倾斜，又由于水导瓦为筒式结构，瓦架整体固定在顶盖上，随着轴向水推力的增加，基础不均匀沉降加剧，轴线倾斜值也随之加大，当水导轴颈倾斜超过一定角度时，轴领与瓦面的间隙缩小到设计范围之外，甚至完全没有间隙，两者直接摩擦产生高温，造成水导瓦面的巴氏合金拉伤(见图2)。

图1　花园电站水轮发电机组简图

图2　机组水导轴承结构简图

4实验验证

为了验证以上分析的准确性，清理完水导瓦面的拉伤面，水导部分回装完成后，机组重新启动。并在运行过程中对定子基础的不均匀沉降情况进行数据检测：在机组的上机架4个牛腿上架设百分表，并将4块百分表的读数调0(见图3)。

2013年2月2日14时，机组开机，在机组空转50Hz稳定运行时，读取4块百分表的读数为：+X方向-0.2mm，+Y方向-0.245m，-X方向-0.15mm，-Y方向-0.11mm。

图3　机组上机架装设百分表示意图

从读数可以明显看出，+Y方向比-Y方向多下降了13.5道，即0.135mm,相当于上机架Y方向有0.03mm/m的倾斜量，反映到水机轴颈的倾斜量就有0.24mm,已经与机组水导瓦的单边最大间隙相当(见图4)。

由于水导瓦拉瓦后，瓦面经过重新修复处理，水导总间隙较事故前偏大，水导瓦温明显降低。

图4　水轮发电机组倾斜示意图

事故后机组空转试运行过程中各最高稳定瓦温数据为：上导瓦38.2℃，下导瓦39.3℃，水导瓦34.5℃。

机组在线震动摆度测量装置在1min时间段读取的水机大轴摆度数据见表2。

表2　处理前1min时间内水机大轴摆度数据

通过震动摆度测量装置的实际测量数据也能看出机组Y方向水机大轴的较大。机组定子基础必须经过加固处理后才能并网发电。

5处理方法及结果

通过上述试验结果，电站启动验收委员会当场决定对发电机定子基础进行加固处理，考虑到首台机组的发电效益，决定在4个牛腿的定子外壳适当高度上加焊8组16块长宽各100mm、厚20mm的加强筋板，然后用8个20t的螺旋千斤顶作用于筋板和定子下部混凝土地面(见图5)。

在加固的牛腿上架设垂直方向百分表，然后顶起螺旋千斤顶，在百分表的读数为+5时，将螺旋千斤顶与加强筋板焊成一个整体，保证各千斤顶受力均衡。

图5　定子外壳加固示意图

2013年2月3日15时，加固完成后机组开机，以同样的测量方法在机组空转50Hz稳定运行时测得的机组牛腿的下沉量为：+X方向-0.2mm，+Y方向-0.2mm，-X方向-0.15mm,-Y方向-0.16mm。

加固后机组空转试运行过程中各最高稳定瓦温数据为：上导瓦38.1℃，下导瓦39.0℃，水导瓦29.0℃。

同时机组在线震动摆度测量装置在1min时间段读取的水机大轴摆度数据见表3。

表3　处理后1min时间内水机大轴摆度数据

与加固前的机组运行数据比较，机组运行工况大为改观。晚上9时，机组开始并网甩负荷试验，在机组带额定满负荷20000kW时，机组牛腿的下沉量为：+X方向-0.4mm，+Y方向-0.4mm，-X方向-0.345mm，-Y方向-0.35mm。

加固后机组空转试运行过程中各最高稳定瓦温数据为：上导瓦37.1℃，下导瓦38.2℃，水导瓦29.4℃。

同时机组在线震动摆度测量装置在1分钟时间段读取的水机大轴摆度数据见表4。机组运行稳定。

表4　甩负荷试验时1min时间内水机大轴摆度数据

2014年3月的枯水检修期，对机组定子基础板进行了混凝土重新灌注，同时在定子下方8块基础板间增加了8块基础板，通过楔子板调整各受力点，撤除原加固的千斤顶和筋板。处理后机组运行稳定可靠。

6结语

通过这一具体事例，充分认识到水电站基础埋件二期混凝土的浇筑密实的重要性，在花园电站的2号和3号机组的二期混凝土的浇筑中，保证了混凝土的浇筑质量，机组启动试运行均一次成功。

pulling during first grid connected in Gansu Diebu County

Huayuan Hydropower Station No.1 Unit

LUO Yunqiang, JIANG Jinzhao, MA Xuexin

(MinistryofWaterResourcesYangtzeRiverWaterResourcesCommissionLushuiEngineeringBureau,

Chibi437302,China)

Abstract:Temperature of water guide bearing pad is too high, thereby leading to protection action during the first grid connected unit load test of Gansu Diebu Huayuan Hydropower Station No.1 Unit. In the paper, accident causes and adopted countermeasures are analyzed through accident performance and field test method. It fully shows the importance of hydropower station foundation embedded part stage II concrete pouring compaction through this concrete example.

Key words:Huayuan Hydropower Station; water guide bearing pad; stator foundation

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.11.015

中图分类号：TV734

文献标识码：A

文章编号：1673-8241(2015)11-0047-04