里石门水电站3号机组振动的分析与处理

2018-02-15庞天强

小水电 2018年4期

庞天强

(里石门水库管理局，浙江天台 317200)

1 概述

里石门水电站位于浙江省天台县街头镇，装机容量为3×2 000 kW，于1979年7月正式投产，1993年开始逐步改造至3×2 500 kW，为县电网骨干电站。同时，电站水库是全县工农业生产主要水源，是县城35多万居民的生活用水主供水源地。发电后尾水自西向东横贯全县，经渠道自流灌溉全县18万亩农田。

2012年，里石门水电站进行了报废重建工程(水利部增效扩容试点)，装机容量扩容至3×3 000 kW，设备厂家为杭州杭发发电设备有限公司，安装公司为浙江江能建设有限公司。2015年6月通过了国家水利部农村水电站安全生产标准化一级标准的验收。2017年12月，里石门水电站获得水利部2017年度绿色小水电站称号。

2 机组振动的产生与检查分析

里石门水电站于2012年进行了报废重建工程，除了预埋部分，其他所有机电设备进行了更换，装机容量由3×2 500 kW扩容至3×3 000 kW，2013年试运行了1 a，情况良好。发电机型号为SF—J3000—12/2150，额定功率3 000 kW，额定转速500 r/min；水轮机型号为HLJF3017A—LJ—100，额定水头45 m，额定流量7.65 m3/s。2014年下半年至2016年，机组振动越来越大，2016年底对情况最严重的3号机组进行了大修。

大修前，检修厂家和电站技术人员对运行机组进行了数据测量，情况如下：机组开机启动瞬间就有明显振动，时间持续5 s左右，振动值为0.07～0.10 mm，而后消失，振动值为0.02 mm，正常。空载和并网也都正常。负荷在600 kW左右时，振动又瞬间产生，直到满负荷，振动值一直在0.07 mm，经过多次开停机试验，一直是以上现象。

根据以上情况，检修厂家和电站技术人员会同设备厂家，多次进行技术分析。机组的振动原因非常复杂，主要分三种：水力、机械和电磁。引起振动的水力因素主要有:水力不平衡、尾水管低频水压脉动、空腔气蚀、卡门涡列、间隙射流等；引起振动的机械因素主要有：转子质量不平衡、机组轴线不正、导轴承缺陷等；引起电磁振动的主要因素有转子绕组短路、空气间隙不均匀等。

3 机组振动的危害

振动是旋转机械不可避免的现象,若能将其振幅限制在允许范围内,就能确保机组安全正常运行。但较大振动对机组安全是不利的,会造成如下危害:

·使机组各连接部件松动,使各转动部件与静止部件之间产生摩擦甚至扫膛而损坏。

·引起零部件或焊缝的疲劳、形成并扩大裂缝甚至断裂。

·尾水管低频压力脉动可使尾水管壁产生裂缝，当其频率与发电机或电力系统的自振频率接近时,将发生共振,引起机组出力大幅度波动,可能会造成机组从电力系统中解列,甚至危及厂房及水工建筑物。

4 机组振动的处理

(1)里石门水电站报废重建工程后，机组容量大了，水流的流速和流量都产生了变化，所以不排除这方面的原因。检修人员对发电引水隧洞、压力前池进行了水放空后的检查，打开蜗壳进人孔检查蜗壳内部是否有异物，抽干尾水检查转轮叶片之间是否有异物；经检查均正常无异物，这就排除了机组振动来自水力因素。

(2)振动的电磁因素指振动中的干扰力来自发电机电气部分的电磁力。由于机组空转时不产生电磁振动现象，机组启动时瞬间振动非常大而后又恢复正常振动范围，不符合电磁振动的特征，因为机械振动是随着励磁电流的增大而增大的。同时，设备生产厂家用专业设备对发电机组进行了测量，证明了设备本身的可靠性。

(3)排除了以上两个振动因素，只能把重点放在机械因素上。三方技术人员经过多次技术交流，决定对机组重新拆除，全面检查，并提高安装的技术标准。检查未发现明显异常后开始安装。再次安装完成开机运行发现振动仍未有明显变化，但满负荷发电正常，开机瞬间振动有所改善。

鉴于上述情况，分析认为有可能是水导间隙偏小，无法产生油膜，引起弓状回旋，上下导和水导轴瓦总间隙原先分别是0.20、0.20、0.20 mm。检修人员马上对水导轴瓦间隙进行加垫放大，使水导轴瓦总间隙达到0.30 mm，上下导轴瓦总间隙保持不变。经过这样处理，机组从开机到满负荷一直无明显振动现象，测得机组振动值为0.01 mm，机组振动正常。