水轮发电机组运行振动的故障分析与处理

2024-03-22谭博元

东北水利水电 2024年3期

谭博元

（辽宁润中供水有限责任公司，辽宁沈阳 110015）

1 概述

燕山湖水库电站位于辽宁省朝阳市大凌河干流的上游，且为坝后式电站，该电站于2001年5月正式建成发电，总装机容量为2 100 kW，多年平均发电量为450万kW·h，年利用小时为2 100 h，发电设计水头为14.50 m，最大水头为17.67 m。电站共有2台机组，1号机组水轮机型号为ZD560Q-LJ-140，发电机型号为SF1600-16/2600；2 号机组水轮机型号为ZD560Q-LJ-100，发电机型号为SF500-12/1730。

2 运行状况

1 号1 600 kW 水轮发电机组自投入运营以来，长期保持了较为稳定的运行状态。自2020 年起，1 号机组运行时的振动及噪声开始逐渐增大，而且下导瓦的运行温度持续上升，工作温度在夏季甚至贴近了报警阈值。同时，2 号机组运行却表现出极佳的稳定性，其振动和噪声保持在相对稳定的状态。鉴于这些情况，应对1 号机组进行全面检修，以确保其安全稳定地运行。

3 故障分析

3.1 正常检修

在大多数情况下，正常振动的加剧是由于机械磨损导致的间隙变化、轴线的位移、不平衡或不对中等问题，因此，在机组大修过程中，检修工作应主要集中在这些常见问题上。检修人员应采取标准的检修程序，对机组的各主要部件进行彻底检查和必要的维护修理，如瓦间隙调整、轴线校正、轮毂和叶片的检查等，从而解决机组振动问题。

在对1 号水轮发电机组进行扩大性大修之后，机组的各项性能满足国家规范要求。根据GB/T 8564—2003《水轮发电机组安装技术规范》的规定对1 号水轮发电机组进行盘车测试，并记录相应的数据。

1）发电机大轴从推力头到下导轴为2.36 m，下导轴处实际最大摆度为0.040 mm，符合GB/T 8564—2003 标准规定的下导轴处的最大摆度不超过0.047 mm 的要求。

2）发电机大轴从推力头到水导轴为5.45 m，实际水导轴处的最大摆度为0.085 mm，满足GB/T 8564—2003 标准规定的水导轴处的最大摆度不超过0.218 mm 的要求。

3）转轮间隙（机组停在+Y第8 点位置测量的数据）：迎水侧+Y方向为1.350 mm，河道侧+X方向为1.400 mm，尾水侧-Y方向为1.400 mm，中控室侧-X方向为1.450 mm。

4）上导瓦间隙测量：各方向均为为0.080 mm。

5）下导瓦间隙测量：各方向均为0.100 mm。

6）水导瓦间隙测量：各方向均为0.150 mm。

7）推力头距上导油盆边缘的中心位置测量：+Y方向为13.5 cm，-Y方向为13.5 cm，+X方向为13.4 cm，-X方向为13.6 cm。

经过盘车测试（具体数据见表1 和表2），机组的推力头、水轮机的转轮，以及发电机的转子均被精准置于机组的中心位置。

表1 1号水轮发电机大修盘车最终数据（相对摆度）0.01 mm

表2 1号水轮发电机大修盘车最终数据（全摆度）0.01 mm

3.2 原因分析

在机组完成大修且各项检查确认无误之后，开始执行开机试验过程。试验中，一旦机组的运转速度达到了额定值，便出现了异常的噪声和振动。为查明原因，在水轮机室对处于运转状态下的机组进行观察，并采用手触摸的方式检查机架的支臂，结果在X方向感觉到了明显的颤动，而Y方向的振动则相对较弱。

为了进一步诊断，在机组停机的静止状态下，在下机架和机座根部的X和Y方向分别安装了千分尺，然后再次启动机组进行测试。结果显示，在X方向，千分尺的最大读数达到了1.200 mm；Y方向千分尺的最大读数为0.100 mm。根据测试结果分析，机组下机架在X方向上基础固定不当导致了机组异常振动。

另外，因为安装有测温电阻，Y方向的两块瓦承受力较大，而X方向的两块瓦承受力较小，从而造成有测温电阻的两块下导瓦温度高。

4 故障处理

机组停机后，在做好安全措施的前提下拆除下导瓦，凿出下机架的4 个底脚的混凝土，用电焊把下机架的基础板埋件和预埋螺栓360°焊接牢固，同时，用C30 以上标号的混凝土进行灌注，并用热蒸汽进行养护。当混凝土强度满足要求后，打紧下机架固定部分与基础板之间的大螺栓，对螺栓的螺帽与下机架外侧固定部分之间进行点焊。重新设定机组的瓦间隙，确定机组推力头中心及上导瓦间隙、转轮与转轮室的间隙及水导瓦的间隙后，再设定好下导4 块瓦的间隙。1 号水轮发电机组重新安装完毕后，进行了开机试验，在上机架1 m 处测试的噪音小于65 dB，满足GB/T 8564—2003 要求。