基于相位法的抽水蓄能电站配重方法研究

孙 波，王鸿腾，周 捷

(华电电力科学研究院有限公司，浙江 杭州 310000)

1 概 述

周宁抽水蓄能电站位于福建省周宁县境内，距离福州市110 km，距宁德500 kV变电站直线距离33 km。站址送、受电条件好，地理位置较优越；利用水头420 m，距高比2.55，技术指标优越；上下库均具备较好的天然地形、地质条件，输水系统与地下厂房建厂条件均好；水库淹没区和工程枢纽区无拆迁人口，建设征地和移民安置难度小，水库淹没损失小，无环境制约问题。

该电站投产调试过程中发现机组摆度超标，为保障机组安全稳定运行，查出摆度超标的原因，对3号机组开展动平衡试验，判断是否存在不平衡情况，并寻找解决办法(见表1)。

表1 机组主要技术参数

2 试验方法

2.1 基本步骤

(1)机组在水轮机工况空转状态下，记录变转速过程，每个工况点稳定运行3～5 min，数据记录1 min[1]。

(2)对振动摆度信号进行分析。

(3)停机，根据分析结果判定是否需要配重；如需配重，计算配重块重量和确定配重块安装的方位。

(4)重复(1)～(3)步骤，直至机组振动摆度数据达标或满意为止。

(5)机组在水轮机工况空载状态下，逐步给励，记录变励磁过程数据，每个工况点稳定运行3～5 min，数据记录1 min。

(6)对振动摆度信号进行分析。

(7)停机，根据分析结果判定是否需要配重；如需配重，计算配重块重量和确定配重块安装的方位。

(8)重复(5)～(7)步骤，直至机组振动摆度数据达标或满意为止。

(9)机组在水泵工况下，稳定运行3～5 min，数据记录1 min。

(10)对振动摆度信号进行分析。

(11)停机，根据分析结果判定是否需要配重；如需配重，计算配重块重量和确定配重块安装的方位。

(12)各试验工况运行结束后，确认试验结果正常，数据采集记录完整。

2.2 试验测点与对应传感器

试验测点包括机组摆度、振动等，具体分布情况如下所示(见表2)。

表2 测点与对应传感器统计表

2.3 配重方法

采用相位法配重[2]。

(1)在上、下机架互成90°的两支腿方向各安装振动传感器，测量上、下机架水平振动幅值。上、下机架振动测点方向应对应。

(2)在发电机导轴承安装电涡流传感器测量轴摆度，方位与上机架水平振动测点一致。

(3)在上机架安装垂直振动传感器1个，方位与测水平振动的测点对应，位置相近。

(4)在转轴上用键相块标记键相信号，同时在发电机转子相同位置处作标记，以此定为0°角。在机组固定部分固定电涡流传感器，位置可以在水平或垂直位置。

(5)试重量按试重公式计算，但应视上、下机架振动值大小确定。由于发电机在转子下端面加试重比在转子上端面加试重后反应更灵敏，需综合计算分析后再确定上下端面各加多少试重。试重公式如下：

式中，P为试重量(kg)；G为转子重量，一般以发电机转子装配重量计(kg)；n为动平衡试验时机组转速(r/min)；r为试重半径(m)。

(6)在发电机转子的确定位置上试加重量，对振动数据进行采集记录。

3 试验结果分析与评价

配重前，机组运行在空转状态时，下导轴承+Y摆度幅值、定子机架+Y水平振动幅值、上机架+Y水平振动幅值均超过了规定的限值[3]。

经与电厂协商研究，决定通过转子配重方式对其进行处理。最终，在转子的#5磁极的上部增加26 kg的配重块；同时，与#5磁极相邻的#4磁极、#6磁极的上部，各增加4.5 kg和8.5 kg的配重块。在转子的#5磁极的下部增加40 kg的配重块。同时，在#7磁极的下部增加3 kg的配重块。

配重后，在空转状态和空载状态下，机组的上导摆度幅值、下导摆度幅值、水导摆度幅值、上机架水平振动幅值、上机架垂直振动幅值、下机架水平振动幅值、下机架垂直振动幅值、顶盖水平振动幅值、顶盖垂直振动幅值、定子机架水平振动幅值均满足了标准的限值要求(见表3、表4)。

表3 机组动平衡数据汇总表(一)

表4 机组动平衡数据汇总表(二)

4 结 论

周宁抽水蓄能电站3号机通过配重，下导轴承+Y摆度幅值、定子机架+Y水平振动幅值、上机架+Y水平振动幅值下降明显，且机组的上导摆度幅值、下导摆度幅值、水导摆度幅值、上机架水平振动幅值、上机架垂直振动幅值、下机架水平振动幅值、下机架垂直振动幅值、顶盖水平振动幅值、顶盖垂直振动幅值、定子机架水平振动幅值在所有工况下均满足了标准的限值要求，动平衡配重工作达到了预期效果[4]。