九峰辅助电站水轮发电机组振动问题的分析与处理

徐泽强，朱勇军

(浙江金轮机电实业有限公司，浙江金华321000)



九峰辅助电站水轮发电机组振动问题的分析与处理

徐泽强，朱勇军

(浙江金轮机电实业有限公司，浙江金华321000)

九峰辅助电站机组存在不规律振动现象，通过详细的计算分析，采用避开其模型特性曲线左下角运行区域的方法成功消除了设备故障。图2幅。

水电站机组；振动；模型特性曲线；计算

1　电站概况

浙江省金华市九峰水库位于钱塘江上游衢江的支流厚大溪上，距金华城区35 km。九峰辅助电站位于九峰水库大坝下游约500 m处的右岸，发电厂主厂房左侧。辅助电站的引水隧洞主要功能是为下游灌区供水及生态供水，要求的放水量为1 m3/s左右；在生态供水的同时，为了充分利用水力资源，在保证水库下游人民群众生活、生产用水需求的条件下还要兼顾发电兴利。

九峰辅助电站的额定水头为42.5 m，主设备为HLA678—WJ—50水轮机，配SFW400—6/850发电机。机组的额定转速为1 000 rpm，额定流量为1.14 m3/s,额定出力为400 kW。

2　问题的出现

在交付正常运行3个月后，水轮发电机组突然出现无规律的振动现象，即机组在不同的运行工况下正常运行时，都发生过振动现象。振动发生时，一旦改变运行工况，先减小机组出力，再调整回原工况，振动会暂时消除。这种振动现象的发生和时间间隙也没有规律，有时间隔几小时，有时间隔几天或几星期。一旦振动发生，伴随出现水轮机轴承的温度上升，如不及时停机，甚至会出现轴瓦烧坏的运行事故。经电站维修人员和安装单位及生产厂家技术人员在现场不断的进行检查和处理，如通过拆机检查确认无异物进入水轮机流道、机组的轴系安装精度的检查、轴瓦间隙调整、主轴联轴器弹性圈的更换等，却始终不能消除振动现象。

3　分析与处理

3.1分析

通过研究电站的相关参数和运行记录，电站运行的水头为21.94～58.05 m，水头变幅较大。

(1)在机组初始运行时，时处2月底，正处水库枯水期，辅助电站的实际运行水头在35～48 m之间。此时有：

在图1的A678模型综合综合特性曲线中，分别为A点和B点(见图1)。

(2)在机组发生振动时，正处水库丰水期。根据辅助电站运行记录，电站的实际运行水头在55～58 m之间。则：

在图1的A678模型综合综合特性曲线中，分别为C点和D点。

图1HLA678—37模型综合性曲线

由图1可知，机组振动发生时刚好运行在图中粗黑线左下角区域，此区域正是该转轮的背面脱流区。机组在此工况下运行，因转轮脱流引起振动的频率与转轮自身固有的频率接近或相吻合产生自激振动，以致机组发生强振。

3.2处理

要避免出现机组振动的工况运行(曲线粗黑线左下角区域),一个方法是增大单位流量，另一个方法是增大单位转速。但这2个方案在本转轮上是不可能实现的，只有用其他型号的转轮来替代，同时新转轮最好导叶高度保持不变而与原转轮(13叶片)具有不同的叶片数，以改变转轮的固有频率。经多方案比较，选择HLA855a—WJ—49转轮(15叶片)来作为替代转轮,计算如下：

(1)当辅助电站在35～48 m水头之间运行时：

在图2的A855a模型综合综合特性曲线中，分别为A点和B点(见图2)。

(2)当辅助电站在55～58 m水头之间运行时：

在图2的A855a模型综合综合特性曲线中，分别为C点和D点。

图2A855a模型综合特性曲线

新方案避免了机组在特性曲线左下角运行，且固有频率有较大改变，对解决九峰辅助电站机组振动切实可行。经更换HLA855a—WJ—49转轮试运行成功后，交付使用已有2 a时间，再无振动现象发生。

4　结　语

混流式水轮机存在强振区，特别是在运行工况在模型特性曲线左下角区域。在工程实践上，对水头变幅比较大的项目选型时，在选择转轮型号过程中不能一味追求高效率，在全运行范围内，还要考虑高水头小出力时运行的稳定性。

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责任编辑吴昊

2016-06-17

徐泽强(1985-)，男，工程师，主要从事水轮机设计工作。E_mail:82693356@qq.com