韋蘭庭

【摘 要】水輪發(fā)電機(jī)組的異常振動(dòng)對(duì)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅，如不能及時(shí)處理，將會(huì)使得故障擴(kuò)大，造成嚴(yán)重后果。本文就日常運(yùn)行觀測(cè)的機(jī)組振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，針對(duì)推力頭與鏡板之間絕緣墊腐蝕損壞提出墊金屬箔的應(yīng)急處理方案，對(duì)設(shè)備不能長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)檢修提供一個(gè)應(yīng)急參考方案。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)；推力頭與鏡板；絕緣墊腐蝕

1.電站的概況及主要相關(guān)參數(shù)

2.故障現(xiàn)象

水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的振源比較復(fù)雜，有水力-機(jī)械-電氣等因素。因設(shè)計(jì)與制造，安裝，檢修及運(yùn)行等原因，水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)是一種普遍現(xiàn)象，不可能完全避免和消除，機(jī)組的一般振動(dòng)不會(huì)造成危害，但振動(dòng)嚴(yán)重超過了允許值，尤其是長(zhǎng)期的周期振動(dòng)及發(fā)生共振，會(huì)對(duì)機(jī)組的使用壽命及電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來嚴(yán)重的危害。

從以上數(shù)據(jù)的對(duì)比，不能發(fā)現(xiàn)，機(jī)組在出現(xiàn)振動(dòng)異常后的1個(gè)多月時(shí)間內(nèi)，發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承的振幅明顯增大，尤其是上導(dǎo)軸承的軸向振幅變化，水導(dǎo)軸承的振幅變化??；而且，機(jī)組的振動(dòng)幅值在不同工況下比較相近，因此，可以初步判斷，引起機(jī)組振動(dòng)的原因是機(jī)械方面的因素，故障的可能位置在發(fā)電機(jī)部分，是部件，聯(lián)接件或支撐的松動(dòng)引起的。

目前，越南的電力架構(gòu)主要還是以水電為主，但受季節(jié)影響，電力供應(yīng)在旱季短缺較嚴(yán)重。當(dāng)前，正值越南旱季，因此，發(fā)電站須盡可能確保電力供應(yīng)，這就要求發(fā)電設(shè)備完好，即使檢修，也要盡量縮短工期。

3.應(yīng)急處理

從停機(jī)后的檢查項(xiàng)目結(jié)果，并一道分析振動(dòng)測(cè)量的數(shù)據(jù)，軸向的振動(dòng)幅值增大很明顯，那么推力軸承將是檢查的重點(diǎn)。

進(jìn)一步檢查發(fā)電機(jī)推力軸承，發(fā)現(xiàn)推力頭與鏡板的聯(lián)接螺栓松動(dòng)，聯(lián)接螺栓墊圈下的絕緣墊和絕緣套筒損壞并掉到油槽里。因停機(jī)時(shí)間的限制，要求盡快修復(fù)并投入運(yùn)行，檢修人員重新更換了聯(lián)接螺栓墊圈下的絕緣墊和絕緣套筒后，恢復(fù)上導(dǎo)軸承，并開機(jī)試運(yùn)行后，檢測(cè)的機(jī)組振動(dòng)參數(shù)如下：

不難看出，機(jī)組的振動(dòng)幅值并沒有降下來，因此，簡(jiǎn)單的認(rèn)為推力頭與鏡板的聯(lián)接螺栓松動(dòng)是機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行或安裝時(shí)沒擰緊造成的，這樣的想法是錯(cuò)誤的，而真正的原因并沒找到。因機(jī)組須完成發(fā)電量，只好先投入發(fā)電運(yùn)行。但接下來，機(jī)組振動(dòng)又趨增大，在2012年5月3日，檢修人員檢查了推力頭與鏡板的聯(lián)接螺栓，發(fā)現(xiàn)螺栓又松動(dòng)，上緊螺栓后，恢復(fù)設(shè)備，投入運(yùn)行。并做跟蹤監(jiān)測(cè)，以下是機(jī)組運(yùn)行過程中的振動(dòng)檢測(cè)值：

處理了推力頭與鏡板的聯(lián)接螺栓后，機(jī)組振動(dòng)有所下降，但振幅還是較大，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，機(jī)組振動(dòng)幅值又增大，而且增大趨勢(shì)很快，估計(jì)聯(lián)接螺栓已經(jīng)松動(dòng)。此時(shí)，越南南方已進(jìn)入雨季，設(shè)備具備停機(jī)檢修的條件，因此，必須對(duì)推力軸承做擴(kuò)大性檢查。

4.擴(kuò)大性檢查及處理

2012年7月，停機(jī)檢查了推力軸承，瓦塊和瓦面良好，瓦塊托盤沒有裂紋和變形，承重螺栓沒有變形，鎖母沒有松動(dòng)。推力頭與鏡板聯(lián)接螺栓有松動(dòng)，推力頭與鏡板之間的絕緣墊嚴(yán)重腐蝕，如圖1所示。

經(jīng)過一年半的運(yùn)行，絕緣墊被嚴(yán)重腐蝕，因而機(jī)組軸線改變，造成機(jī)組振動(dòng)。隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，機(jī)組的振動(dòng)將使推力頭和鏡板的聯(lián)接螺栓松動(dòng)，引起機(jī)組更劇烈的振動(dòng)。這才是機(jī)組振動(dòng)的根本原因。

在推力頭和鏡板之間的絕緣墊是2mm厚的環(huán)氧玻璃布層壓板，目前，國(guó)內(nèi)普遍采用磨削絕緣墊的辦法來調(diào)整機(jī)組軸線。絕緣墊表面磨削不平整，推力頭或鏡板之間絕緣墊的接觸面不密實(shí)，特別是存在局部凹凸區(qū)，機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，鏡板、推力頭極其聯(lián)接螺栓都會(huì)存在彈性變形，因在推力頭和鏡板及絕緣墊之間存在縫隙或空腔，那么，在彈性變形的作用下，潤(rùn)滑油在縫隙和空腔處產(chǎn)生流動(dòng)，對(duì)絕緣墊產(chǎn)生汽蝕腐蝕，其機(jī)理與水介質(zhì)的汽蝕機(jī)理是一樣的，而且，油中空氣的溶解度比水還要大，對(duì)汽蝕的破壞不容小覷。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，絕緣墊腐蝕量的增大，造成聯(lián)接螺栓的松動(dòng)，使得推力頭與鏡板之間產(chǎn)生微小相對(duì)位移，也會(huì)使他們之間的油液不斷被擠壓或吸吮，加劇了絕緣墊的汽蝕。磨削絕緣墊的平面度越差，局部凹凸區(qū)越多，造成推力頭或鏡板與絕緣墊接觸面越小，在絕緣墊被腐蝕后，這種松動(dòng)現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重。機(jī)組運(yùn)行的油溫增高，也會(huì)加劇局部空腔區(qū)域的油液的擠壓和吸吮。而絕緣墊本身是層疊壓結(jié)構(gòu)，在軸線調(diào)整時(shí)，磨掉了表面組織細(xì)密層，也是容易造成汽蝕破壞的因素之一。

因受檢修時(shí)間的限制，提出以下處理方案，以作應(yīng)急處理：根據(jù)安裝的原紀(jì)錄，絕緣墊機(jī)組軸線調(diào)整時(shí)，在一個(gè)方向上，兩端的厚度差為0.02mm。更換了新的絕緣墊，用市面上購(gòu)買到的日本產(chǎn)成品合金鋼箔，厚度分別為0.01mm，0.02mm，0.03mm，0.04mm及0.05mm，寬度為100mm，根據(jù)需要，選擇合理的厚度的金屬箔，先將絕緣墊四周墊平，使得推力頭與鏡板之間的間隙一致，然后，將其中一邊墊厚0.02mm即可。

經(jīng)過以上工藝的處理，恢復(fù)設(shè)備，機(jī)組經(jīng)盤車后，滿足《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》的要求。充水試機(jī)，機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行，機(jī)組振動(dòng)指標(biāo)正常。具體參數(shù)如下：

從2012年7月檢修處理后投入運(yùn)行，到2013年8月，機(jī)組運(yùn)行都一直平穩(wěn)。在2013年9月，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)機(jī)組振動(dòng)幅值有所增加，而且增加的趨勢(shì)較大。檢修人員于2013年10月1日拆開上導(dǎo)軸承，發(fā)現(xiàn)推力頭與鏡板的聯(lián)接螺栓有幾顆松動(dòng)，有一顆斷裂，分析是2012年7月檢修時(shí)螺栓扭矩過大或疲勞導(dǎo)致。絕緣墊及金屬箔的照片如圖2所示。

從照片中可看出，推力頭與鏡板之間的絕緣墊及金屬箔相對(duì)完好，這也說明，絕緣墊磨損的主要原因是絕緣墊表面存在凹凸區(qū)，推力頭和鏡板之間的松動(dòng)或聯(lián)接螺栓的彈性變形，使得潤(rùn)滑油在絕緣板面上的壓力脈動(dòng)，造成汽蝕腐蝕，同時(shí)，絕緣墊的原密實(shí)質(zhì)地的表面，對(duì)延緩腐蝕也起到一定的阻礙和延緩作用。

將原絕緣墊裝回，根據(jù)原始記錄更換新的金屬箔，回裝恢復(fù)推力及上導(dǎo)軸承。開機(jī)試運(yùn)行，所測(cè)得機(jī)組振動(dòng)值恢復(fù)正常。整個(gè)檢修時(shí)間持續(xù)16個(gè)小時(shí)，大大縮短了檢修工期。

5.結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)目前還沒有專門水輪機(jī)振動(dòng)的專門標(biāo)準(zhǔn)，一般只規(guī)定水輪發(fā)電機(jī)組軸系的振動(dòng)雙幅值與機(jī)組轉(zhuǎn)速的關(guān)系，而不是按振動(dòng)的頻率來規(guī)定允許振動(dòng)的幅值，況且，對(duì)于中小型機(jī)組而言，其軸承本身軸頸較小，軸瓦間隙不大，所測(cè)得的振幅可能還沒超過規(guī)定值，但已經(jīng)嚴(yán)重影響到機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)中小型機(jī)組，一般都不安裝在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)組的振動(dòng)值，因此，日常運(yùn)行注意觀測(cè)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分?jǐn)[度，如發(fā)現(xiàn)有異常，應(yīng)測(cè)量上導(dǎo)和水導(dǎo)軸承的振幅，速度和加速度，根據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)度和沖擊力度，以及振動(dòng)發(fā)展的趨勢(shì)，判斷可能出現(xiàn)的問題所在，采取相應(yīng)的處理措施，以免故障擴(kuò)大。因設(shè)備停機(jī)時(shí)間的限制，對(duì)單一因素引起的機(jī)組振動(dòng)，根據(jù)安裝原始數(shù)據(jù)，采用在推力頭與鏡板之間加金屬箔墊的應(yīng)急方案，可以解決機(jī)組在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，為設(shè)備有計(jì)劃的檢修提供可行的實(shí)踐基礎(chǔ)。 [科]