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水輪發(fā)電機(jī)組下機(jī)架擺度超標(biāo)處理

主要研究水輪機(jī)檢修維護(hù)管理。

李占海，張永慧，仲崇合

(國網(wǎng)新源松江河公司，吉林 白山 134500)

摘要：松江河公司石龍電站2號機(jī)組在運行過程中，下機(jī)架基礎(chǔ)板的聯(lián)接螺栓松動，造成基礎(chǔ)板與二期混凝土之間發(fā)生位移，上機(jī)架與基礎(chǔ)板間的聯(lián)接螺栓開焊松動。經(jīng)分析，原因為機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，機(jī)組整體軸系較長等。通過在下機(jī)架支臂與機(jī)坑混凝土間加裝簡易螺旋千斤頂，并將基礎(chǔ)板和下機(jī)架固定螺栓打緊點焊。處理后機(jī)組各部擺度和振動均在規(guī)定范圍內(nèi)，保證了機(jī)組安全穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)；機(jī)架；擺度

0引言

石龍水電站位于松花江流域，是松江河公司梯級電站的第三級電站。水輪機(jī)型號ZZ550-LH-380，額定功率38.14 MW，最大水頭37.9 m，額定流量123.6 m3/s,額定轉(zhuǎn)速200 r/min。水輪發(fā)電機(jī)型號SF35-30/6250，額定容量35 MW，額定電壓10.5 kV。石龍電站2號機(jī)組于2010年10月投產(chǎn)發(fā)電。

該電站機(jī)組下機(jī)架為焊接結(jié)構(gòu)，共6個支臂置于基礎(chǔ)上，機(jī)架支臂與機(jī)架中心體采取螺栓把合的組合方式，機(jī)架每個支臂用2個M42螺栓固定于下機(jī)架基礎(chǔ)板上；基礎(chǔ)板通過2個M36螺栓和錨鉤固定，固定螺栓總長800 mm,埋入部分長735 mm；二期混凝土預(yù)留基礎(chǔ)坑(坑深830 mm，寬250 mm，長550 mm)，當(dāng)一期混凝土養(yǎng)生后，將機(jī)架基礎(chǔ)板等預(yù)埋件調(diào)整固定后，澆筑二期混凝土。

2015年5月19日，發(fā)現(xiàn)2號機(jī)組下機(jī)架基礎(chǔ)板與基礎(chǔ)板固定螺栓焊點開裂，懷疑基礎(chǔ)板與螺栓之間有相對位移。

1存在缺陷描述

在下機(jī)架X、Y方向以及下機(jī)架基礎(chǔ)板與基礎(chǔ)螺栓之間設(shè)百分表，將機(jī)組開至空載，對下機(jī)架徑向擺度及基礎(chǔ)螺栓與基礎(chǔ)板之間的位移進(jìn)行測量。

在開機(jī)過程中發(fā)現(xiàn)下機(jī)架基礎(chǔ)板與下機(jī)架整體竄動，經(jīng)實地測量得知下機(jī)架X、Y方向擺度達(dá)900～1 000 μm，振擺超標(biāo)；下機(jī)架基礎(chǔ)板與基礎(chǔ)螺栓之間軸向位移變化在100～150 μm之間。此時，機(jī)組在線監(jiān)測系統(tǒng)顯示上導(dǎo)軸承擺度為X方向860 μm，Y方向950 μm；下導(dǎo)擺度為X方向580 μm；Y方向550 μm；下機(jī)架振動X方向1 000 μm，Y方向161 μm，Z方向1 159 μm。表1為發(fā)現(xiàn)缺陷前機(jī)組振擺數(shù)據(jù)。

2產(chǎn)生缺陷原因分析

松江河公司組織中水東北勘測設(shè)計有限公司、中國水電二局及松江河公司專業(yè)技術(shù)人員，對石龍電站2號機(jī)下機(jī)架擺度超標(biāo)問題進(jìn)行了分析，認(rèn)為擺度超標(biāo)可能有以下幾種原因。

1)機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。機(jī)組上導(dǎo)至水導(dǎo)總長為11 m，機(jī)組整體軸系較長，在機(jī)組運行過程中造成轉(zhuǎn)子的弓狀回旋，從而加大了下導(dǎo)軸承及下機(jī)架受力。

2)下機(jī)架及下導(dǎo)軸承抗重螺栓鋼性不足，軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，機(jī)組擺度一直在臨界狀態(tài)，導(dǎo)致下導(dǎo)軸承擺度逐漸增大，每年須結(jié)合C、D級檢修對上下導(dǎo)瓦間隙進(jìn)行調(diào)整。

表2～3對機(jī)架強(qiáng)度值進(jìn)行了計算，結(jié)果表明，機(jī)組上、下機(jī)架軸向變形超過標(biāo)準(zhǔn)值。

3)錨固方式不合理、二期混凝土強(qiáng)度不足?；A(chǔ)板用2個M36螺栓和2個錨鉤固定，錨鉤設(shè)計時沒有要求與一期混凝土鋼筋焊接，從而降低了錨固的整體強(qiáng)度。從螺栓松動的現(xiàn)象分析為二期混凝土振搗不實或混凝土強(qiáng)度不夠。

表1　發(fā)現(xiàn)缺陷前石龍電站2號機(jī)組振動擺度數(shù)據(jù)

表2　上機(jī)架剛強(qiáng)度值計算

表3　下機(jī)架剛強(qiáng)度值計算

3處理措施

1)將原基礎(chǔ)板固定螺栓與螺母點焊處進(jìn)行打磨，打磨后對螺栓及螺母進(jìn)行清掃，清掃后對螺母進(jìn)行重新打緊，預(yù)緊力為1 030 N·m。

2)對下機(jī)架固定螺栓(機(jī)架與基礎(chǔ)板之間)使用液壓扳手進(jìn)行緊固，預(yù)緊力為1 394 N·m，同時對機(jī)架支臂聯(lián)接螺栓進(jìn)行緊固。

3)在下機(jī)架支臂端部制做支撐，支撐結(jié)構(gòu)為簡易螺旋千斤頂，支撐體焊接在下機(jī)架支臂端部，并在下機(jī)架端部增設(shè)堵板及加強(qiáng)板，用以固定支撐結(jié)構(gòu)。

4)在下機(jī)架支臂對應(yīng)墻體處進(jìn)行平整處理，以便安裝支撐鋼板，鋼板厚度為40 mm，用4個M18膨脹螺栓固定于機(jī)坑墻壁上，如圖1所示。

5)加固之前，在下機(jī)架底部基礎(chǔ)與機(jī)坑里襯之間X、Y方向各設(shè)一塊百分表對機(jī)架位移進(jìn)行監(jiān)視，以便對機(jī)架產(chǎn)生的位移進(jìn)行及時調(diào)整。

6)在下機(jī)架支撐體安裝完工后，將機(jī)組轉(zhuǎn)動部分采用人工的方法旋轉(zhuǎn)至上次機(jī)組大修后的相應(yīng)軸位，并根據(jù)大修記錄，對機(jī)組上導(dǎo)、下導(dǎo)中心及軸瓦間隙進(jìn)行調(diào)整。

7) 機(jī)組中心調(diào)整及軸承間隙分配。在下機(jī)架千斤頂安裝好后，將上導(dǎo)、下導(dǎo)軸承分解，上導(dǎo)軸承X、Y方向設(shè)4塊瓦抱軸，抱好后在轉(zhuǎn)子上機(jī)架與轉(zhuǎn)子穿心螺桿之間設(shè)手拉葫蘆，將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至上次A修起始軸位。完成后按照上次A修上導(dǎo)、水導(dǎo)軸位記錄，將上導(dǎo)、水導(dǎo)軸承移至中心。移至中心后，利用下機(jī)架新增設(shè)的千斤頂將下導(dǎo)軸承移至中心；使用液壓扳手對下機(jī)架固定螺栓按照計算扭矩值進(jìn)行緊固，并對千斤頂進(jìn)行預(yù)緊，同時在軸承架設(shè)百分表監(jiān)視軸位變化。合格后打緊千斤頂鎖緊螺母。

圖1　支臂千斤頂安裝示意圖

在各軸承軸位調(diào)整合格后，按照上次A修計算數(shù)據(jù)對上導(dǎo)軸承和下導(dǎo)軸承間隙進(jìn)行分配，水導(dǎo)軸承為筒式瓦，不用進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)檢查合格后將各部軸承進(jìn)行恢復(fù)，并加注潤滑油。

經(jīng)對2號機(jī)組進(jìn)行空載、帶負(fù)荷運行試驗，處理后2號機(jī)組各部振動擺度明顯下降，具體數(shù)據(jù)見表4。

表4　修后試驗數(shù)據(jù)

4改造后運行測試結(jié)果和結(jié)論

機(jī)組投運后，對石龍電站1、2號機(jī)組上下機(jī)架振動擺度進(jìn)行了測試，振擺測試數(shù)據(jù)見表5。

石龍機(jī)組轉(zhuǎn)速為200 r/min，根據(jù)GBT9894的要求，機(jī)架垂直振動不能超過80 μm，水平振動不能超過120 μm。目前測試和現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)均沒有超過規(guī)定值。

表5　振擺測試數(shù)據(jù)

在機(jī)組下機(jī)架6個支臂與機(jī)坑混凝土間加裝螺旋千斤頂后，使下機(jī)架得到了永久加固，機(jī)組運行時擺度和振動均符合規(guī)定要求，處理效果明顯，保證了機(jī)組安全穩(wěn)定運行。該問題的處理，也為該類型機(jī)組進(jìn)一步完善設(shè)計提供了實踐依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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The measurement to overproof of low-frame run out in hydroelectric generating set

LI Zhan-hai, etc.

(SongjiangheBranchofStateGridCorporationofChina,BaishanJilin134500,China)

Abstract：In the process of running Unit 2 Set in Shilong power plant of Songjianghe company, the low-frame base plate connecting bolts loose, causing displacement between the base plate and the second phase concrete, and the connecting bolts between the up-frame and open welding base plate loose. Through the analysis, the reason is that structural design is unreasonable, and the unit whole shaft is too long. By using simple screw jack between low-frame arms and concrete, and by fixing the bolts and spot welding on the bolts between the base plate and the low-frame, the run out and vibration in each part of the set are within the scope of the regulations, and the safe and stable operation of unit is ensured.

Key words：hydroelectric generator; frame; run out

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-8984(2015)04-0051-03

中圖分類號：TK73

作者簡介：李占海(1974-)，男(漢)，山東諸城，高級政工師

收稿日期：2015-12-14

doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2015.04.013