某抽水蓄能电站2号机组下导摆度异常增大浅析

李　华

（南方电网调峰调频发电公司清远蓄能发电有限公司，广东 清远 511853）

0　引言

某抽水蓄能电站（以下简称某蓄）地下厂房内共安装4台立式单级混流可逆式水泵水轮机—发电电动机机组，单机容量（发电工况）320 MW，总装机容量1 280 MW，设计年抽水耗电量30.283亿kW·h，年发电量23.316亿kW·h。2016年3月，2号机组投入商业运行。从2017年5月开始，其下导轴承的摆度随机组运行时间的增长而逐渐增大，2017年10月3日，由于下导摆度已经触及跳机值被迫退备检查、故障查找及处理。

1　机组结构介绍

1.1　水泵水轮机

水泵水轮机型号：NHL（FL8108）-LJ-429，额定水头：470 m，额定转速：428.6 r/min.额定流量：77.65 m3/s.额定功率：326.5 MW.旋转方向（俯视）：水轮机顺时针，水泵逆时针。转轮叶片由长短叶片构成，5片长叶片，5片短叶片。

1.2　电动发电机

电动发电机型号：SFD320/331-14/6570的4台三相、竖轴、半伞式、无风扇径向双路径磁轭通风、密闭自循环空冷、可逆式同步发电电动机。发电机的相关参数：额定功率：发电工况：356 MVA，抽水工况：331 MW；额定电压：15.75 kV；额定电流：13 050 A；功率因数：（COSΦ）0.9滞后（发电机工况）；额定转速：428.6 r/min。发电机定子绕组采用波绕组，星形接线，中性点接地运行，定子绝缘等级为F级。转子磁极共7对，转子磁轭为浮动式，由9段浮动式磁轭组装成。

1.3　机组主轴及导轴承

上机架，类型为支臂式，支臂数：8个。下机架类型为圆盘式。

机组的各导轴承瓦均采用分块可调式巴氏合金，油循环水冷。上导轴承轴瓦数：12块，推力轴承是弹性支撑方式，共12块瓦，下导轴承共18块瓦。水导轴承瓦材料，Q235-B(瓦基)+ZChSnSb11-6（瓦面），共12块瓦。机组大轴由水轮机轴、下端轴、滑环轴三段构成。相邻轴法兰连接均为刚性连接。

2　故障查找及定位

2.1　振摆系统

某蓄能电站机组振摆系统监测采用TN8000数据采集模块。摆度采用德国B&KVibro(申克)公司的IN-081一体化涡流传感器，各导轴承X、Y方向各安装一个。根据监测仪和监控系统实时记录数据。

2.2　故障查找

通常引起机组振动摆度异常的原因有水力不平衡、机械不平衡、电磁不平衡。水力不平衡主要反映为振幅随负荷或接力器行程增减而增减；机械不平衡一般反映为振动频率与转速一致且与转速平方成正比；电磁不平衡一般反映为振动励磁电流增大而明显增大；结合安装调试的数据，从连轴数据、盘车数据、动平衡试验几个方面对下导轴承摆度异常现象进行故障分析及排查。近期运行时2号机组下导摆度数据如表1、表2所示，在X方向，Y方向的摆度已经接近跳机定值。各下导轴承瓦温运行时的温度最大值62.5℃，最小值54.9℃，平均温度57.29℃，无明显变化。上导、水导的摆度都在正常范围，只有下导的摆度数据异常（报警值：360 μm，跳机值：540 μm），机组振动监测数据也无异常。

表1　发电工况振动与摆度（2号机组退备处理前）

表2　抽水工况振动与摆度（2号机组退备处理前）

2.2.1在线监测回路检查

检查机组振摆系统下位机工作正常，对下导监测回路通断及干扰进行检测无异常，对下导X方向，Y方向的的涡流传感器进行校验，回零正常，安装固定部位无松动现象。在线监测系统运行正常。

2.2.2转子励磁回路检查

在转子励磁电流增加的过程中，下导瓦温度无明显变化。为了查找下导摆度增大是否由发电机电磁不平衡引起，做了以下测试：

（1）转子绝缘电阻测试：拔掉集电环上所有碳刷，用绝缘电阻测试仪加500 V电压测量转子上环对地绝缘电阻为＞1.5 TΩ，满足绝缘要求。

（2）转子直流电阻测试：拔掉集电环上所有碳刷，用直流电阻测试仪从转子的上下集电环处施加10 A的电流，测得直流电阻为121.5 mΩ（43.5℃），换算为20℃的值为111.16 mΩ。

（3）转子交流阻抗测试：拔掉集电环上所有碳刷，用调压器从转子的上下集电环处施加259.92 V的交流电压，并用发电机交流阻抗测试仪测量转子的交流阻抗值为76.529 Ω（43.5℃）

通过以上发电机转子电气测试，测得数据均在标准范围内。

2.2.3下导轴承检查

对下导瓦间隙、下导瓦及其支撑部件、推力轴承、转动部分相关螺栓、上下机架固定螺栓和销钉及定转子气隙等进行了检查。抽查6块瓦，检查瓦面，发现瓦面局部的磨痕为正常转动磨损，导瓦支撑固定件均未松动。通过对下导瓦间隙进行两次测量，测量的数据与上一次（安装调试期间）调整值相比，下导瓦双边间隙均无增大现象。测量结果为：下导瓦双边间隙最大值0.6 mm，最小值0.51 mm，下导瓦双边间隙标准值为0.72±0.04 mm。

2.3　数据分析

图1　机组上导、下导摆度趋势图（近一年）

从表1、表2、图1可以看出2号机组在发电工况、抽水工况运行时，只有下导摆度数据异常增大且上升趋势明显，上导摆度略有增大趋势，水导的振动摆度以及瓦温度都在正常范围，发电机转子励磁系统回路测量，排除了转子电气回路故障的可能。通过以上检查内容及数据分析，转子机械不平衡可能性较大，决定重新对转子进行配重，并进行动平衡试验。

3　故障处理

根据振动摆度数据分析，采取配重方法。在2号机组7号、8号磁极间转子下部（水轮机侧）增加一块5.11 kg的配重块，顺利通过动平衡试验。2号机组处理后运行至今，下导摆度明显改善，摆度一直处于平稳趋势，选取近期机组运行过程中两种稳态下振动摆度数据如表3、表4：

表3　发电工况振动与摆度（2号机组退备处理后）

表4　抽水工况振动与摆度（2号机组退备处理后）

4　结语与建议

通过对2号机组下导摆度增大问题的故障查找、分析，并通过再配重的方法进行处理,2号机组运行至今，下导摆度一直稳定在标准范围，2号机组的下导摆度增大问题的处理方法,对其它3台机组下导摆度增大现象处理提供了参考依据。同时，对后续机组的运行维护，提出以下建议：

1）加强日常维护监视工作，机组在启动至旋转备用、发电工况、抽水调相工况、抽水工况、进相运行时，ONCALL值班人员应密切关注机组下导轴承摆度及瓦温，一旦发现异常增大甚至接近跳机，向调度申请将机组解列。

2）按照规范机组C修每年才一次，但每半年有一次D修，检修人员可以在D修时增加导瓦轴承及循环油质检查项目，确保能及时发现异常。

3）鉴于该机组发电机为浮动磁轭，将机组9段磁轭拉紧螺栓的止动焊缝是否有裂纹作为重点检查项目，以此推断转子的重心是否发生偏移。

参考文献：

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