亭子口电站机组运行中振动的分析

2016-12-07毕润松

水电站机电技术 2016年11期

关键词：摆度水头开度

毕润松

（嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川苍溪 628400）

亭子口电站机组运行中振动的分析

毕润松

（嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川苍溪 628400）

振动对于水轮发电机组是极其严重的危害,它不但降低机组的工作效率,影响机组安全运行,还会加快损坏机组部件,导致事故的发生。由于水轮发电机组在运行中产生振动现象是不可避免的,所以如何解决处理发电机组振动故障是水电站必须面对的问题,通过分析水电站水轮机组振动危害及其产生的原因,使机组安全、稳定运行是很有必要的。

水轮机；机组状态；振摆；优化运行

1　水轮发电机组振动故障因素

1.1负荷或补气试验

在不同水头下改变机组的负荷，进而检测水头在不同负荷状态下的振幅和接力器行程，进而绘制出相应的关系：

A=f（N）或A=f（L）

式中A——振幅，mm

L——接力器行程，mm

N——发电机有用功率，kW

结果，当振幅伴随着机组负荷的变化而同向变化的时候，并且轴承处的变化幅度比其他部位明显，那么造成机组振动的最主要原因就是水力的不平衡。

假如振动只是在某一个负荷区域变化比较强烈，其他区域振动明显减弱，那么造成机组振动的最主要原因就是尾水管中可能产生了偏心涡带。

此外，再对机组振动较为强烈的区域进行补气实验，再次检测轴承处的振动幅度，如果补气前后存在着较为明显的出入，那么造成机组振动的最主要原因就是尾水管中可能产生了偏心涡带。

1.2励磁试验

机组在额度转速下，投入励磁系统，机组各部件会伴随着励磁电流的变化而变化。假如振幅会随着励磁电流同向变化，那么引起机组振动的主要原因就是不平衡磁拉力的存在，这个时候就需要进一步检测发电机的定子和转子的空气隙是不是均匀存在的，用的磁极线圈有没有发生短路的情况。

1.3转速试验

启停机组，分别在各种转速下测量机组典型部位（上导、推力下导、水导）的振幅。

比如，机组的转速在60%到100%的额定范围内，振幅是比较大的，对转速进行改变也不会对振幅造成较为明显的变动，并且振动的频率也会和机组转动的频率相同，此时，机组振动的原因大都是因为轴承存在一定的间隙、主轴的零部件存在磨损等（如上风洞内挡风板）。

2　亭子口电站1号机组振区测试试验分析

（1）试验水头

试验水头见表1。

（2）综合分析机组在各水头下振动区的运行工况

1）1号机组毛水头为65.2m时的振区

1号机组在上游水位为438.6m，下游水位为373.4m时，机组最大能带228MW负荷。机组按20 MW负荷递增试验，对负荷变化时各振动、摆度进行全程监测。在整个带负荷变化过程中发现，机组在并网至60MW负荷区间受小开度下流态紊乱影响，导致大轴产生随机振动，机组在80MW至160MW负荷区间受尾水管压力脉动影响，各振动、摆度均形成了典型的低频水力振动波形且通频幅值明显增大。在180MW及以上负荷时，各振动、摆度测值均较大的小于规程要求的限定值，机组运行稳定性优秀。

2）1号机组毛水头为68.35m时的振区

1号机组在上游水位为441.06m，下游水位为372.71m时，机组最大能带235MW负荷。机组按25MW负荷递增试验，对负荷变化时各振动、摆度进行全程监测。在整个带负荷变化过程中发现，机组在并网至75MW负荷区间受小开度下流态紊乱影响，导致大轴产生随机振动，从而致使水摆表现为随机高频波形；机组在80MW至170MW负荷区间受尾水管压力脉动的影响，各振动、摆度均形成了典型的低频水力振动波形且通频幅值明显增大，其低频频率主要为0.23倍转频，这种低频水力振动现象一直持续到175MW附近才渐趋消失。在175MW及以上负荷时，各振动、摆度测值均较大的小于规程要求的限定值，机组运行稳定性优秀。

3）1号机组毛水头为73.6m时的振区

1号机组在上游水位为447.4m，下游水位为373.8m时，机组可带满负荷运行。机组按20MW负荷递增试验，对负荷变化时各振动、摆度进行全程监测。在整个带负荷变化过程中发现，机组在并网至80MW负荷区间受小开度下流态紊乱影响，导致大轴产生随机振动，从而致使水摆表现为随机高频波形；机组在80MW至180MW负荷区间受尾水管压力脉动的影响，各振动、摆度均形成了典型的低频水力振动波形且通频幅值明显增大，其低频频率主要为0.23倍转频，这种低频水力振动现象一直持续到200MW附近才渐趋消失。在200MW及以上负荷时，各振动、摆度测值均较大的小于规程要求的限定值，机组运行稳定性优秀。

4）1号机组毛水头为78.1m时的振区

1号机组在上游水位为450.9m，下游水位为372.8m时，机组可带满负荷运行。机组按20MW负荷递增试验，对负荷变化时各振动、摆度进行全程监测。在整个带负荷变化过程中发现，机组在并网至60MW负荷区间受小开度下流态紊乱影响，导致大轴随机振动，从而致使水摆表现为随机高频波形；机组在80MW至180MW负荷区间受尾水管压力脉动的影响，各振动、摆度均形成了典型的低频水力振动波形且通频幅值明显增大，其低频频率主要为0.23倍转频，这种低频水力振动现象一直持续到200MW附近才渐趋消失。在200MW以上时，各振动、摆度测值均较大的小于规程要求的限定值，机组运行稳定性优秀。

5）1号机组毛水头为83.7m时的振区

1号机组在上游水位为457.4m，下游水位为373.7m时，机组可带满负荷运行。机组按20MW负荷递增试验，对负荷变化时各振动、摆度进行全程监测。在整个带负荷变化过程中发现，机组在并网至60MW负荷区间受小开度下流态紊乱影响，导致大轴随机振动，从而致使水摆表现为随机高频波形；机组在80MW至180MW负荷区间受尾水压力脉动的影响，各振动、摆度均形成了典型的低频水力振动波形且通频幅值明显增大，其低频频率主要为0.23倍转频，这种低频水力振动现象一直持续到200MW附近才渐趋消失。在200MW以上时，各振动、摆度测值均较大的小于规程要求的限定值，机组运行稳定性优秀。

（3）综合分析五个水头的试验，我们认为机组大致应分为四个负荷运行区域，即小开度区、水力振动区、过渡区和稳定运行区。见图1：不同水头下运行区域划分示意图。