金平水电站1#机组上下导振摆逐渐变大的原因分析及处理

2016-03-12张世山

大科技 2016年3期

关键词：盘车摆度金平

张世山

（四川金康电力发展有限公司 626001）

金平水电站1#机组上下导振摆逐渐变大的原因分析及处理

张世山

（四川金康电力发展有限公司 626001）

金平水电站1#机组，上下导轴承由于多方原因，投运初期存在振动摆度逐渐变大的情况，本文主要分析产生的原因，并提出了一些解决方法。经过开机试验，效果良好，证明这种解决方法是可行的。

水轮发电机组；振动；摆度；逐渐变大；分析及处理

1 前言

金平水电站位于四川省甘孜藏族自治州的康定县境内、大渡河左岸支流金汤河干流中上游，为金汤河干流梯级开发的第一级水电站，混合式开发，工程规模为中型三等工程。电站装机2台，总装机容量8.1万kW的水轮发电机组。

2 设备结构及参数

水轮机为立轴混流式，型号为HL（C）-LJ-216。额定水头428m。水导轴承布置在顶盖中心体内，采用抛物面瓦的自循环稀油润滑筒式轴承，轴瓦为抛物面型，巴氏合金瓦衬。

发电机为立轴悬式水轮发电机三相凸极同步发电机，型号SF-J50-10/4170。额定转速600r/min，飞逸转速600r/min。推力轴承与上导轴承置于上机架中心体油槽内，下导轴承置于下机架中心体油槽内。推力轴承能承受水轮发电机组所有转动部件的重量和水轮机轴向水推力所组成的组合荷载，导轴承承受发电机的径向荷载。推力轴承共布置10块推力瓦，推力瓦为弹性金属塑料瓦。上、下导轴瓦分别为8块钨金瓦，导轴承采用楔块调整支承分块扇形瓦。

3 缺陷问题分析

（1）金平水电站1号机组于2015年5月18日完成72h试运行，正式投产发电。1F水轮发电机组在运行过程中发现各部振动和摆度逐渐变大。对这一现象进行分析：引起水轮发电机组振动摆度增大的因素比较复杂，主要是电磁、机械、水力的综合作用的结果。影响水轮发电机组振动的因素大致包括机械不平衡、电磁不平衡、水力不平衡。

①机械不平衡：

水轮发电机组的振动，多数是由于转子的质量不平衡造成的。因为水轮发电机转子体积大，重量也大，由多个部分组成，加工、组装工艺每个环节都必须严格控制质量，环环相扣，但也很难保证平衡，并且也难以进行静平衡试验，为消除转子质量不平衡所引起的振动，多在现场作动平衡试验；由于转子运转过程中离心力很大，由于转子磁轭穿心螺杆紧固力不够或不平衡，磁轭铁片没压紧松动；穿心螺杆螺母点焊不到位，螺母松动；磁轭键没打紧或点焊不到位松动；磁极键没打紧或点焊不到位松动；各紧固件紧固不到位或松动。

上、下机架和定子基础螺栓未打紧或者松动，基础混凝土浇筑密实度不够，有裂纹等。

联轴螺栓在紧固时，紧固力不均匀，或者紧固力不均匀，联轴螺栓松动。

转轮出现裂纹或掉块引起振动和摆度越来越大，由于铸造工艺不良，产生缺陷或铸造应力；因电焊工艺不合理，造成焊接应力；因结构设计不合理，引起应力集中；运行中叶片受到水流或振动的脉动力作用，使材料产生疲劳应力。由于以上原因产生了应力，从而使叶片在应力集中的地方产生裂纹，混流式水轮机转轮通常在叶片与上冠和下环的连接处易产生裂纹或掉块。

②电磁不平衡：

空气间隙不均匀：当发电机转子不圆或有摆度时，造成空气间隙不均匀，从而产生单边的不平衡磁拉力，随着转子的旋转而引起空气间隙周期性的变化，单边不平衡磁拉力沿着圆周作周期运动，引起机组振动。此种振动也是随励磁电流的增大而增大。

③水力不平衡：

由于杂物等将蜗壳固定导叶等流道堵塞，导致进入转轮的水流轴不对称，导叶后流速不均匀等，引起振动摆度增大。

2015年6月6日1#水轮发电机组申请停机检查处理，重新做动平衡试验。对可能出现的问题一一排查，机组各部位未发现异常情况。经振动摆度数据监测分析后，将下导瓦Rt21、Rt23、Rt24、Rt25、Rt26、Rt27、Rt28瓦隙收0.02mm，Rt22瓦隙收0.03mm后试运转，各部振动摆度有极大好转，达到运行要求。

（2）1F水轮发电机组在运行过程中又发现各部振动和摆度逐渐变大。这种现象又一次出现，靠收瓦隙来消除这种缺陷，对水轮发电机组安全、稳定、高效、经济运行极为不利。经过和施工单位的沟通和了解，对机组各部安装数据进行分析，对盘车数据进行分析，研究图纸，分析数据。再一次对盘车数据进行演算。机组尺寸：上导至下导测点距离Lb=4m，上导至水导测点距离Lc=8m，机组额定转速n=600r/min。根据水轮发电机组厂家《悬吊式水轮发电机组安装使用维护说明书》，机组轴线的允许摆度值（双振幅），机组转速500≤n<750，上、下导轴承处轴颈相对摆度≤0.02mm，水导轴承处轴颈相对摆度≤0.03mm。

①根据计算下导轴颈处净摆度φba最大值为0.05mm，水导轴颈处净摆度φca最大值为0.12mm。

②分析相对摆度是否超过允许值：

下导处的相对摆度

φba/Lb=0.05/4=0.0125mm<0.02mm

水导处的相对摆度

φca/Lc=0.12/8=0.015mm<0.03mm

从这个盘车数据看出，机组轴线是达到安装要求的。然而，施工单位在抱导轴瓦时抱的是偏心瓦。盘车效果挺好抱偏心瓦就没有必要，并且偏心瓦很难抱好，特别是这种高转速水轮发电机组。针对1#机组所存在的问题和盘车数据，经过仔细研究，得出一个处理方案，改抱上下导偏心瓦为同心瓦。将机组各导轴承的中心均调到主轴的旋转中心线上且使各导轴承同心，这样使主轴在旋转中不致蹩劲，并有利于约束主轴摆度，减小振动。

具体处理步骤：申请机组停机；落下尾水闸门；抽干尾水管的水，减少水力因素对机组调节精度的影响；退出空气围带；排掉上下水导油盆内的润滑油打开上、下、水导油盆盖子；测量上下水导导瓦瓦隙，做好记录，做为调节参考；在上导处推转动部件到中心位置，测量下止漏环的间隙，使实测间隙与平均间隙之差不大于±8%；重新均匀抱上下导瓦，下导单边瓦隙0.20mm，上导单边瓦隙0.25mm；回装；注油；试运行。

经过一段时间的运行，振动摆度逐渐变大的情况得到了有效解决。