黑麋峰电站1号机组发电工况轴承摆度与工况分析

吴　敏，张　涛

（国网新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南长沙410213）



黑麋峰电站1号机组发电工况轴承摆度与工况分析

吴敏，张涛

（国网新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南长沙410213）

摘要：随着电网技术的快速发展，电网负荷结构日渐复杂，电网尖峰负荷飞快增长，保证对尖峰发电设备的稳定运行尤为重要，本文目的在于通过研究抽水蓄能机组运行振摆特性，从而控制蓄能机组小振摆运行，保证对电网尖峰负荷的供应。

关键词：振摆；水头；有功；分析

1　引言

湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司位于湖南省长沙市望城县桥驿镇杨桥村，紧邻湖南电网负荷中心长、株、潭地区。电站距长沙市区公路里程25 km，距离湘潭、株洲不足60 km，地理位置优越，是湖南省建设的首座抽水蓄能电站。电站安装4台单机容量300 MW可逆式机组，总装机容量1 200 MW，以1回500kV出线黑沙线接入湖南电网500kV沙坪变电站，线路输电距离约16.4km。设计年发电量16.06亿kW·h，年抽水耗用低谷电量21.41亿kW·h，年发电利用小时数1 338 h，年抽水利用小时数1 732 h。作为日调节纯抽水蓄能电站，黑麋峰抽水蓄能主要担负湖南及华中电网调峰、填谷、调频、调相及事故备用等任务。

电站机组振动、摆度的大小反映了机组性能的好坏，同时也决定了机组和设备的寿命。剧烈的振动不但能导致水力机组结构破坏，降低使用寿命，而且大大降低运行效率和机组出力，同时也会引起水工建筑物的振动，影响厂房的安全以及各种电气仪表的正常运行和使用。由于我厂水头变化大，加之开机过程中需要启动非同步导叶，所以导致机组在开机过程中和在较差工况下运行时振动、摆度非常大，甚至超过设计值，对我厂设备安全稳定运行造成了严重影响。

由于机组振摆主要受水轮机运行工况好坏的影响，因此要降低机组振动与摆度大小，必须优化水轮机的运行参数，改善其运行工况。本文从水轮机运行的几个关键参数：工作水头、出力、摆度等进行分析，以求找到上述参数之间内在规律，并指导运行值守人员优化机组运行工况。

2　电站由于机组机械振动、摆度过大导致的问题

2.1端子松动，信号刷屏

端子松动导致信号抖动的事件很多，压力开关、压差开关、压力变送器、流量开关、流量计、液位开关、位置开关、油混水装置、板卡、继电器等均出现过由于端子松动导致信号频繁变位，上位机信号暴涨，甚至出现事件记录被刷屏信号占满的事件。

2.2元器件误报警

（1）CL301误动：在机组CP启动过程中，4台机组均出现过在压水时，CL301误发“尾水管水位过高，压水失败”的信号，导致机组启动失败。

（2）温度高：在机组运行过程中，曾出现推力瓦温、定子绕组温度突然飙升至几百摄氏度的情况，如果对应的跳闸保护投入，机组必然会事故停机。

（3）CP304断线：CP304是机组CP启动过程中压水成功与否的唯一判别元件，其信号的断线将直接影响CP/P工况启动成功。由于机组的振动，此信号曾频繁出现。

以上列举的只是2个经常出现的由于振动引起的元件误动作情况，由于机组的振动较大，我厂机械保护方面的元器件又多，包括：定子绕组温度、定子铁芯温度、转子温度、各导轴承瓦温、油温、水温、主轴密封、迷宫环温度、技术供水各处压力、流量、机组各处振动、摆度等几百个测点，如果投入跳闸保护，那么任何一个误动都会导致跳机后果，机组防振工作任务艰巨。

2.3机械接头松动与开裂

（1）非同步导叶连接软管松脱：在进行机组调频试验时，发现非同步导叶动作不正常，现场检查发现一非同步导叶连接油管松脱。

（2）主轴密封供水管破裂：2010年6月18日，运行人员在巡视水车室时，发现主轴密封水管开裂（2号机连续2 d在低水头发电运行，振动较大）。

（3）消水环管开裂：随着机组的运行，1号、2号机组相继出现消水环管开裂现象，严重影响了机组稳定运行和厂房的安全。

（4）转子磁极开裂：机组在运行过程中，振摆太大，导致机组转子磁极开裂。

（5）推导轴承：机组开机转动时，导致推导油槽甩油，其中1号、4号机较严重。

（6）水力测量管滴水：2号、4号机锥管人孔门口水力测量管漏水。

由于我厂水头变化大和机组固有的S特性，我厂机组振摆在某些特定工况下过大是无可争辩的事实，为了尽量减少以上几类事件的发生，保证机组安稳运行，我们除了定期对设备端子进行紧固，加强对机械接头、高（油、气、水）压设备人孔门、压力弯管、消水环管等的巡视，定期对机组风洞进行检查，我们还应采取如下措施：1）尽量避免机组在过低（高）水头下运行；2）机组带负荷时，尽量避开振动区。

3　1号机振摆曲线绘制与分析

电站单机容量300 MW，由于蓄能机组在发电工况主要负责调峰，机组开机时间较常规电站短，并且180 MW以下出力是电站机组发电工况振动区，机组运行效率较低，一般情况严禁机组在振动区运行，为了掌握机组运行摆度情况，电站运行人员在机组运行时对上导轴承、下导/推力组合轴承、水导轴承及顶盖等振摆数据进行抄录。现将数据分180 MW、250 MW及300 MW负荷点做统计，简要分析机组在相应负荷情况下的水头摆度关系。

3.11号机相关摆度数据与曲线

表1　1号机180 MW负荷时机组摆度数据　单位：mm

表2　1号机250 MW负荷时机组摆度数据　单位：mm

表1为1号机组180 MW负荷时导轴承的摆度数据，表2为1号机组250 MW负荷时导轴承的摆度数据，表3为1号机组300 MW负荷时导轴承的摆度数据。依据以上3种负荷下的摆度数据，绘制出相应的净水头与摆度变化曲线，见图1、图2、图3。

表3　1号机300 MW负荷时机组摆度数据　单位：μm

3.21号机摆度曲线简要分析

从图1、图2、图3中可以看出，上导摆度要明显高于其他轴承摆度，考虑到机组振摆受机械因素、电气因素、水力因素的综合影响，因此需特别注意对其检查，防止出现摆度过大，导致轴承油箱甩油污染发电机的情况。图3反应出机组在高水头满负荷工况下，摆度值随水头的变化较大，机组运行不稳定，因此值班人员在此工况下，需定期到现场检查机组相应设备运行情况，对振摆大小、轴承油箱甩油情况需特别进行关注。比较3种出力下的摆度曲线图，可以看出机组在250 MW运行时，机组导轴承的摆度随净水头变化较小，因此值班人员可以稳定机组在此负荷下长期运行。并且在额定水头295 m以下，机组运行的稳定性变差，在低出力时表现的尤为明显，因此应避免在此工况下运行。

图1　180 MW负荷水头摆度变化曲线

图2　250 MW负荷水头摆度变化曲线

图3　300 MW负荷水头摆度变化曲线

通过分析机组在180 MW、250 MW、300 MW负荷振摆曲线，可以看出机组导轴承X、Y方向的摆度变化趋势基本一致。依据上述数据的分析，可以将水头分六大范围进行比较分析，得出基本规律如表4。

表4　水头范围与较优工况时的出力范围

为了更直观看出表4的水头及较优工况的出力范围，对其进行相应的数据处理，利用图表工具，绘出净水头-较优工况处理范围图，如图4所示。

图4　净水头-较优工况处理范围图

4　结束语

本文简要对黑麋峰电站1号机组的摆度情况进行了分析。主要利用值班人员现场抄录的机组摆度数据，得出机组摆度较小时的净水头与出力范围关系，对电站运行值班人员优化机组运行工况有一定的指导意义。但考虑到机组振摆实际受机械因素、电气因素、水力因素的综合影响，相对关系较复杂，为了掌握机组在最优工况下稳定运行规律，运行人员需要积累大量的振摆数据和值班经验。

参考文献：

[1]高分.黑麋峰抽水蓄能电站影响机组安全稳定运行缺陷汇总分析[R].

作者简介：吴敏（1985-），男，工程师，从事黑麋峰电站发电运行工作。

收稿日期：2015-12-25

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.04.003

中图分类号：TK730.7

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2016）04-0011-04