鄧小勇，鄧小華

(1.四川交投港航嘉陵江新政航電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 南充，637676；2.阿壩水電開(kāi)發(fā)有限公司，成都，610041)

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新政航電3#機(jī)組轉(zhuǎn)輪室改造的運(yùn)行情況分析

鄧小勇1，鄧小華2

(1.四川交投港航嘉陵江新政航電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 南充，637676；2.阿壩水電開(kāi)發(fā)有限公司，成都，610041)

燈泡貫流式機(jī)組轉(zhuǎn)輪室結(jié)構(gòu)的安全性，直接關(guān)系到電廠(chǎng)機(jī)組運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益，其結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)對(duì)電廠(chǎng)安全有重大影響，因此探討分析轉(zhuǎn)輪室的安全性對(duì)指導(dǎo)機(jī)組安全運(yùn)行具有重要意義。新政水電站3#機(jī)組，針對(duì)轉(zhuǎn)輪室存在的振動(dòng)偏大問(wèn)題，對(duì)其實(shí)施了技改方案，對(duì)改造后的機(jī)組進(jìn)行了測(cè)試情況的運(yùn)行分析，得出改造成功的結(jié)論，并指出存在的問(wèn)題。

燈泡貫流式 轉(zhuǎn)輪室 振動(dòng) 新政水電站

1 概述

新政航電樞紐三臺(tái)燈泡貫流式機(jī)組自投運(yùn)以來(lái)，轉(zhuǎn)輪室振動(dòng)長(zhǎng)期處于越限狀態(tài)。2009年1#機(jī)組環(huán)形筋板裂紋，2010～2011年度檢修中，三臺(tái)機(jī)組轉(zhuǎn)輪室氣蝕嚴(yán)重，探傷檢測(cè)發(fā)現(xiàn)碳鋼與不銹鋼結(jié)合焊縫處存在缺陷、裂紋等問(wèn)題，3#機(jī)組尤為突出，裂紋總長(zhǎng)度達(dá)9450mm，氣蝕部位經(jīng)補(bǔ)焊打磨后，檢測(cè)3#機(jī)組-Y方向局部厚度僅有25mm。為了保證設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行，2011年7月，在省港航公司的組織協(xié)調(diào)下，我公司與東電公司(設(shè)備供應(yīng)商)及成勘院(設(shè)計(jì)單位)相關(guān)技術(shù)人員，對(duì)轉(zhuǎn)輪室強(qiáng)度、振動(dòng)、焊縫缺陷及氣蝕等技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行多次分析、討論，在借鑒金銀臺(tái)樞紐更換轉(zhuǎn)輪室成功方案的基礎(chǔ)上，最終制定了更換三臺(tái)機(jī)組轉(zhuǎn)輪室和技改轉(zhuǎn)輪室平臺(tái)的方案。技改方案為：

(1)增加轉(zhuǎn)輪室鋼強(qiáng)度。環(huán)筋厚度為30mm，數(shù)量增加為4條，隔板厚度增加為30mm，環(huán)筋之間的豎筋厚度為40mm，每條環(huán)筋間隔板數(shù)量增加為16塊；

(2)從材料上改善轉(zhuǎn)輪室的抗汽蝕與磨蝕性能。沿水流方向轉(zhuǎn)輪室不銹鋼段長(zhǎng)度增加為1910mm(原轉(zhuǎn)輪室不銹鋼為910mm),轉(zhuǎn)輪中心線(xiàn)上游側(cè)不銹鋼段為540mm,轉(zhuǎn)輪中心線(xiàn)下游段為1370mm。轉(zhuǎn)輪室的不銹鋼是由抗汽蝕與磨蝕性能良好的1Cr18Ni9Ti不銹鋼材料做成；

(3)按照新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及廠(chǎng)家標(biāo)準(zhǔn)，將轉(zhuǎn)輪葉片于轉(zhuǎn)輪室的單邊間隙值調(diào)整為0.00075D1；

(4)原來(lái)平臺(tái)和扶梯的重量全部承受在轉(zhuǎn)輪室上，現(xiàn)將平臺(tái)和扶梯與轉(zhuǎn)輪室脫開(kāi)，所有支撐均裝于上、下游墻體預(yù)埋基礎(chǔ)板上。

2 改造過(guò)程及運(yùn)行情況

東電提供的第一臺(tái)套轉(zhuǎn)輪室于3月14日到貨，安裝在3#機(jī)組上，同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)輪室平臺(tái)安裝方式進(jìn)行了改造。4月19日，轉(zhuǎn)輪室及平臺(tái)安裝、調(diào)試完成，機(jī)組檢修結(jié)束，開(kāi)機(jī)運(yùn)行至今，運(yùn)行正常。轉(zhuǎn)輪室運(yùn)行工況如下：

(1)機(jī)組充水后轉(zhuǎn)輪室下沉量減少，約為0.02mm，更換前為0.46mm；

(2)轉(zhuǎn)輪室平臺(tái)、樓梯、欄桿有輕微晃動(dòng)；

(3)轉(zhuǎn)輪室進(jìn)人孔處的噪音最高為106分貝。

在各種負(fù)荷運(yùn)行工況下，轉(zhuǎn)輪室更換前后各振動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)比(樞紐振動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè))見(jiàn)表1。

表1 轉(zhuǎn)輪室振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

3 測(cè)試情況分析

2012年6月14日，東方電機(jī)有限公司對(duì)3#機(jī)組轉(zhuǎn)輪室進(jìn)行了模態(tài)試驗(yàn)和振動(dòng)測(cè)試。

3.1 充水狀態(tài)下模態(tài)試驗(yàn)

充水狀態(tài)下各階振動(dòng)模態(tài)頻率及阻尼比見(jiàn)表2。

表2 各階振動(dòng)模態(tài)頻率和阻尼比

3#機(jī)組水輪機(jī)轉(zhuǎn)速93.8rpm，水機(jī)主軸轉(zhuǎn)頻激勵(lì)頻率為1.563Hz，轉(zhuǎn)輪葉片4倍轉(zhuǎn)頻(槳葉通過(guò)頻率)激勵(lì)頻率為6.253Hz。從模態(tài)固有頻率測(cè)試結(jié)果可以看出，3#機(jī)組轉(zhuǎn)輪室改造后的各階固有頻率均遠(yuǎn)離激勵(lì)頻率1.563Hz、6.253Hz，因此不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)輪室結(jié)構(gòu)共振。

3.2 振動(dòng)測(cè)試分析

3#機(jī)組轉(zhuǎn)輪室的振動(dòng)測(cè)試成果見(jiàn)表3。

表3 振動(dòng)測(cè)試的位移振幅

從表3測(cè)試數(shù)據(jù)看出，3#機(jī)組轉(zhuǎn)輪室在空轉(zhuǎn)、空載、10MW負(fù)荷、20MW負(fù)荷、30MW負(fù)荷、32MW負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中振動(dòng)較小，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的水力振動(dòng)，負(fù)荷35MW、36MW時(shí)，轉(zhuǎn)輪室垂直(+Y)方向出現(xiàn)振頻為0.63Hz的低頻振動(dòng)。負(fù)荷35MW時(shí)，通頻振幅為0.6mm，0.63Hz頻率振幅為0.57mm，占通頻95%；負(fù)荷36MW時(shí)，通頻振幅為0.78mm，0.63Hz頻率振幅為0.61mm，占通頻78%。

通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)輪室錘擊模態(tài)實(shí)驗(yàn)，得到轉(zhuǎn)輪室的固有頻率為11.6Hz。而0.63Hz振動(dòng)頻率遠(yuǎn)離固有頻率11.6Hz，所以轉(zhuǎn)輪室振動(dòng)不是共振造成的。 3.3 測(cè)試結(jié)果及建議

通過(guò)測(cè)試，東電認(rèn)為，3#機(jī)組轉(zhuǎn)輪室及平臺(tái)改造是成功的，基本達(dá)到預(yù)期效果。建議修正協(xié)聯(lián)曲線(xiàn)，以期達(dá)到消除水力低頻渦帶的影響。

4 存在的問(wèn)題

4.1 轉(zhuǎn)輪室與葉片單邊間隙設(shè)計(jì)值為0.00075D1，即總間隙為9.45mm。轉(zhuǎn)輪室安裝后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，槳葉總間隙為13.20mm～16.45mm，偏離設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。此情況會(huì)增大機(jī)組耗水率，流量增加約1.28m3/s，效率損失在0.08%左右，對(duì)機(jī)組出力影響較小，無(wú)安全隱患；間隙按±X方向均勻調(diào)整，+Y比-Y方向大1.5mm～2.0mm調(diào)整。經(jīng)實(shí)測(cè)，毛水頭在13m時(shí)，轉(zhuǎn)輪室更換前后機(jī)組帶額定負(fù)荷時(shí)的導(dǎo)葉開(kāi)度由78%增至80%。 4.2 轉(zhuǎn)輪室在制造過(guò)程中，不銹鋼與碳鋼結(jié)合焊縫處不是加工的圓滑過(guò)渡面，未在熱處理前堆焊后加工。

4.3 不銹鋼段選材厚度為55mm，碳鋼段選材厚度為50mm，接合縫錯(cuò)牙情況較多，板材偏薄，局部加工余量偏少，可能會(huì)降低轉(zhuǎn)輪室加工的整體強(qiáng)度。

4.4 轉(zhuǎn)輪室供貨技術(shù)協(xié)議規(guī)定，轉(zhuǎn)輪室應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，加工后的過(guò)流面板厚45mm，局部每一塊減薄面積不超過(guò)0.25m2，總減薄面積不大于轉(zhuǎn)輪室總面積的1/20，板厚不低于40mm。東電報(bào)告轉(zhuǎn)輪室實(shí)測(cè)厚度42mm～51mm，基本達(dá)到轉(zhuǎn)輪室供貨技術(shù)協(xié)議要求。

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TK730.316：TK730.7

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2095-1809(2015)01-0057-03

鄧小勇(1987-)，男，四川資陽(yáng)人，從事水電站運(yùn)行維護(hù)工作；

鄧小華(1981-)，男，四川廣元人，工程師，學(xué)士，從事水電站機(jī)電設(shè)備安裝和檢修管理等工作。