桂中華，樊玉林，常玉紅,張 程

（國網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心，北京市 100161）

某抽水蓄能電站1F機(jī)組上導(dǎo)擺度大及推力瓦溫高問題的處理

桂中華，樊玉林，常玉紅,張 程

（國網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心，北京市 100161）

某抽水蓄能電站1F機(jī)組自2013年5月以來上導(dǎo)擺度和推力瓦溫持續(xù)偏高，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。本文對(duì)該機(jī)組上導(dǎo)擺度過大、推力軸瓦溫度偏高的問題進(jìn)行了深入的分析，排查故障原因；制定了檢修方案，對(duì)機(jī)組固定部件中心、機(jī)組軸線、推力內(nèi)擋油圈同心度及垂直度等進(jìn)行了處理，同時(shí)對(duì)推力軸承及冷卻油回路進(jìn)行了詳細(xì)的檢查；檢修處理后的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明機(jī)組擺度和推力瓦溫基本正常，機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)恢復(fù)正常。

混流可逆式機(jī)組；推力軸承；擺度大；瓦溫偏高；處理

1 概述

某抽水蓄能電站共安裝2臺(tái)單機(jī)容量為60MW的立軸單級(jí)混流可逆式機(jī)組，發(fā)電機(jī)為懸吊式結(jié)構(gòu)，額定轉(zhuǎn)速為750r/min，主要承擔(dān)電網(wǎng)的調(diào)峰、填谷作用，機(jī)組主要參數(shù)見表1。

該電站1F機(jī)組于2005年12月投產(chǎn)運(yùn)行，至今已運(yùn)行了八年多。分別在2007年和2009年經(jīng)歷了兩次大修，主要處理機(jī)組軸線超標(biāo)、球閥漏水嚴(yán)重、導(dǎo)葉下軸頸密封磨損等問題。2009年1F機(jī)組A級(jí)檢修時(shí)，處理了推力卡環(huán)，機(jī)組軸線基本達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)0.02mm/m的要求；修后運(yùn)行之初，機(jī)組上導(dǎo)擺度只有0.20mm左右，但經(jīng)過一段時(shí)間機(jī)組運(yùn)行，到2013年11月機(jī)組上導(dǎo)擺度已將近0.50mm左右，已嚴(yán)重超標(biāo)。2013年3月17日推力軸承瓦溫突然升高，3月17日～6月15日推力軸承瓦溫出現(xiàn)往復(fù)變化，但此后推力軸承瓦仍然保持在72℃左右，最高時(shí)達(dá)到76℃，成為影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要隱患。

表1 電站1F機(jī)組主要參數(shù)

本文針對(duì)該電站1F機(jī)組上導(dǎo)擺度大、推力瓦溫高的問題進(jìn)行了全面的試驗(yàn)與分析，并提出處理措施，使機(jī)組擺度和推力瓦溫恢復(fù)正常運(yùn)行。

2 故障分析及處理

2.1 機(jī)組擺度增大的原因分析

(1) 機(jī)組軸線不正。

機(jī)組軸線的好壞，對(duì)整個(gè)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行會(huì)帶來根本性的影響。1F機(jī)組2009年3月大修中，通過研磨卡環(huán)使機(jī)組軸線基本達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)0.02mm/m的要求。表2為檢修后1F機(jī)組擺度巡檢數(shù)據(jù)，2010年6月3日及2011年4月23日1F機(jī)組除水導(dǎo)軸承擺度超標(biāo)比較嚴(yán)重外（國家標(biāo)準(zhǔn)限值0.235mm），上導(dǎo)和下導(dǎo)擺度基本滿足國標(biāo)要求，說明2009年1F機(jī)組大修后機(jī)組軸線基本沒有問題。但經(jīng)過4年多的運(yùn)行后，機(jī)組上導(dǎo)擺度異常增大，到2013年11月機(jī)組上導(dǎo)擺度已經(jīng)達(dá)到了0.469mm。

通過分析發(fā)現(xiàn)，1F機(jī)組上導(dǎo)擺度異常增大的原因與大修中采用的校正機(jī)組軸線的方法不合適有關(guān)。常規(guī)校正軸線的方法應(yīng)處理推力頭與鏡板的配合面，而不宜采用研磨卡環(huán)的方式。但由于1F機(jī)組設(shè)計(jì)為推力頭和軸間緊量配合，現(xiàn)場修磨推力頭底面難度大、無法控制質(zhì)量和工期，一直采用了研磨卡環(huán)的方式校正軸線。研磨卡環(huán)校正機(jī)組軸線，卡環(huán)與鍵槽配合接觸面小，單位壓強(qiáng)較大，同時(shí)該電站承擔(dān)電網(wǎng)的調(diào)峰、填谷作用，機(jī)組啟動(dòng)頻繁，機(jī)組長期運(yùn)行軸線易于發(fā)生改變，從而引起機(jī)組擺度的增大。

表2 1F機(jī)組巡檢記錄 μm

(2) 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。

通過1F機(jī)組發(fā)電工況擺度趨勢分析（見圖1）可知，在2013年4月前機(jī)組擺度運(yùn)行穩(wěn)定，4～5月之間擺度急劇增大。此后電站在2013年6月26～29日期間對(duì)1F機(jī)組進(jìn)行了配重處理。表3和表4分別為此次配重前后1F機(jī)組發(fā)電工況的擺度數(shù)據(jù)。通過配重前后的擺度數(shù)據(jù)對(duì)比分析可以看出，配重前機(jī)組擺度以一倍頻幅值為主，一倍頻幅值約占95%以上；配重后上導(dǎo)和下導(dǎo)Y方向擺度一倍頻幅值均下降了50%左右，說明發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在一定的質(zhì)量不平衡問題。同時(shí)配重對(duì)上導(dǎo)和下導(dǎo)X方向擺度的改善效果不明顯，說明擺度大的問題不單單是質(zhì)量不平衡引起的，可能還存在別的外力作用。

圖1 機(jī)組大軸擺度趨勢圖

表3 機(jī)組配重前發(fā)電工況擺度數(shù)據(jù)（2013年6月) μm

表4 機(jī)組配重后發(fā)電工況擺度數(shù)據(jù)(2013年6月) μm

（3）機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件與固定部件碰磨。

該電站1F機(jī)組2009年大修盤車時(shí)，曾發(fā)現(xiàn)過大軸與推力軸承內(nèi)擋油圈外側(cè)剮蹭現(xiàn)象。雖然2009年對(duì)剮蹭進(jìn)行了處理，但運(yùn)行時(shí)間較長，大軸與推力軸承內(nèi)擋油圈外側(cè)可能會(huì)再次剮蹭。大軸與推力軸承內(nèi)擋油圈外側(cè)發(fā)生剮蹭，剮蹭對(duì)大軸的作用力可致使機(jī)組旋轉(zhuǎn)中心偏移，出現(xiàn)機(jī)組軸線不正問題而引起機(jī)組振擺增大。

2.2 推力軸承瓦溫升高原因分析

電站運(yùn)行數(shù)據(jù)（見圖2）表明2013年3月17日推力軸承瓦溫突然升高，在3月17日～6月15日推力軸承瓦溫出現(xiàn)往復(fù)波動(dòng)后，穩(wěn)定在一個(gè)比較高的溫度上。之后，針對(duì)推力軸承瓦溫升高，電站對(duì)冷卻水管路等進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)問題。同時(shí)通過1F機(jī)組和2F機(jī)組回油管觀察孔對(duì)比觀察，發(fā)現(xiàn)1F機(jī)組回油管觀察孔中的油為半管，且有大量氣泡；而2F機(jī)組回油管觀察孔中的油為滿管，且透明。為了應(yīng)對(duì)推力軸承瓦溫升高問題，電站啟動(dòng)備用油冷卻系統(tǒng)，推力瓦溫仍有上升趨勢。4月中旬，電站啟動(dòng)一套油冷卻系統(tǒng)，同時(shí)外加一臺(tái)油泵直接從推力油槽取油，經(jīng)推力冷卻器冷卻，進(jìn)入推力油槽進(jìn)油管，輸送到推力油槽，采用此方法推力瓦溫得到了控制，推力瓦溫穩(wěn)定在72℃左右。

圖2為1F機(jī)組2013年推力軸承溫度參數(shù)運(yùn)行情況。根據(jù)推力瓦溫變化情況將圖2劃分三個(gè)區(qū)，分別是正常區(qū)、突變區(qū)、平穩(wěn)區(qū)。正常區(qū)是3月14日之前的推力瓦溫。突變區(qū)是3月17日～6月15日，這段時(shí)間推力瓦溫起伏波動(dòng)。平穩(wěn)區(qū)是6月15日～11月9日，推力瓦溫變化比較小。在這三個(gè)區(qū)里相應(yīng)的推力油槽溫度、進(jìn)油溫度、出口水溫變化見表5。

圖2 推力軸承運(yùn)行溫度變化趨勢圖

表5 推力油槽溫度變化

通過圖2和表5分析看出，推力瓦溫與油槽油溫趨勢基本一致。在正常區(qū)、平穩(wěn)區(qū)進(jìn)油溫度和出口水溫對(duì)油槽溫度影響較大，但在突變區(qū)進(jìn)油溫度和出口水溫對(duì)油槽溫度影響較小，說明推力油槽冷卻系統(tǒng)冷卻油量較少，對(duì)油槽溫度產(chǎn)生的影響不大。結(jié)合1F機(jī)組以往檢修存在的問題，分析冷卻油量較少的原因可能為：①匯流環(huán)與鏡板之間配合間隙變大，一部分熱油將通過縫隙流入推力油槽，致使冷卻油量減小，引起瓦溫升高。②機(jī)組旋轉(zhuǎn)中心與推力內(nèi)擋油圈同心度存在較大偏差，引起推力油槽油位波動(dòng)，使得回油管觀察孔中的油為半管，且有大量氣泡。

2.3 處理措施

通過以上對(duì)機(jī)組擺度大、推力瓦溫高的原因分析，建議在機(jī)組檢修過程中做如下處理：

（1）測量轉(zhuǎn)子及定子圓度，消除磁拉力不平衡的影響。

（2）測量機(jī)組固定部件中心，校核固定部件中心是否滿足要求。

（3）檢查推力內(nèi)擋油圈同心度及垂直度，視現(xiàn)場檢查情況，確定是否補(bǔ)焊推力內(nèi)擋油圈外環(huán)。

（4）通過上機(jī)架腿底部加墊調(diào)整上機(jī)架水平，并調(diào)整鏡板水平。

（5）按圖紙要求重新加工并安裝新卡環(huán)，盤車時(shí)除對(duì)導(dǎo)軸承位置設(shè)置百分表外，還應(yīng)在各法蘭面設(shè)置百分表，監(jiān)測整個(gè)軸系旋轉(zhuǎn)情況。

（6）機(jī)組軸線調(diào)整（包括大軸法蘭處理），通過修磨推力頭下平面調(diào)整機(jī)組軸線。

（7）修后開展相關(guān)試驗(yàn)。

針對(duì)推力瓦溫升高的問題，在檢修過程中還應(yīng)做如下檢查：

（1）檢查集油環(huán)與鏡板的間隙，檢查集油環(huán)是否存在磨損。

（2）抽出推力瓦對(duì)瓦面進(jìn)行檢查。

（3）對(duì)推力油循環(huán)系統(tǒng)管路進(jìn)行分解檢查。

3 機(jī)組處理的效果

通過調(diào)整上機(jī)架中心，使得機(jī)組固定部件中心基本在國家標(biāo)準(zhǔn)要求（機(jī)組中心偏差小于1mm），機(jī)組旋轉(zhuǎn)中心與推力擋油圈中心基本一致。推力軸承油冷卻回油管基本沒有氣泡，推力軸承油冷卻系統(tǒng)得到了改善。1F機(jī)組進(jìn)入2014年6月以來，無論是發(fā)電工況，還是抽水工況，推力軸承瓦溫均在正常溫度運(yùn)行（70℃報(bào)警值以下）(見圖3)。

圖3 處理后1F機(jī)組推力瓦溫度趨勢

通過修刮推力頭底平面調(diào)整機(jī)組軸線，大軸傾斜值為0.0055mm/m，低于國家標(biāo)準(zhǔn)0.02 mm/m要求。從機(jī)組修后運(yùn)行情況來看，無論是發(fā)電工況還是抽水工況，上導(dǎo)擺度較下導(dǎo)擺度和水導(dǎo)擺度都大。發(fā)電工況空載上導(dǎo)擺度為0.10mm左右，上機(jī)架水平振動(dòng)為0.08 mm左右；發(fā)電工況滿負(fù)荷上導(dǎo)擺度為0.21mm左右，上機(jī)架水平振動(dòng)仍為0.08 mm左右，抽水工況0.32mm左右，略超出國家標(biāo)準(zhǔn)(0.25mm)，上機(jī)架水平振動(dòng)為0.19 mm左右。

4 結(jié)論與建議

(1) 對(duì)某電站1F機(jī)組上導(dǎo)擺度大和推力瓦溫升高的原因進(jìn)行分析，并提出具體措施，通過檢修處理使機(jī)組恢復(fù)了正常運(yùn)行。

(2) 建議下一步在推力軸承冷卻油系統(tǒng)進(jìn)、出油管路上安裝壓力表和流量計(jì)，加強(qiáng)油壓和流量變化的監(jiān)測。

(3) 本次機(jī)組擺度大、推力瓦溫升高問題的分析及處理，可為發(fā)生相似問題的電站現(xiàn)場處理提供有用的借鑒。

[1] 龔在禮，羅成. 鏡板泵外循環(huán)推力軸承冷卻系統(tǒng)故障的診斷及處理［J］. 四川水力發(fā)電，2011，30（6）.

[2] 何定全. 洛古水電站2號(hào)機(jī)組擺度超標(biāo)處理［J］. 四川水力發(fā)電，2011，30(4).

[3] 裴大雄，趙正洪.高壩洲水電站3號(hào)機(jī)組振動(dòng)分析及處理. 水力發(fā)電，2002，(3).

[4] 宮玉龍. 拉西瓦2F、5F 機(jī)組推力軸承問題分析及處理.防爆電機(jī)［J］.2012，47(2).

[5] 王以軍，王小建，劉云鵬. 沙河抽水蓄能電站2號(hào)機(jī)上導(dǎo)擺度超標(biāo)的分析與處理［J］. 水力發(fā)電，2007，33（9）.

[6] 韋韋. 水輪發(fā)電機(jī)組軸承瓦溫高的原因分析及處理［J］.廣西水利水電，2010，(6).

[7] 袁東東. 軸承運(yùn)行情況判斷及故障分析處理［J］. 應(yīng)用能源技術(shù)，2011，(2).

桂中華（1976—），男，博士，高級(jí)工程師，主要研究方向：水電設(shè)備故障診斷與狀態(tài)評(píng)價(jià)。E-mail: zhonghua-gui@sgxy.sgcc.com.cn

樊玉林（1972—），男，本科，高級(jí)工程師，副總經(jīng)理，主要研究方向：水電廠自動(dòng)化。E-mail: yulin-fan@sgxy.sgcc.com.cn

常玉紅（1972—），男，本科，高級(jí)工程師，總工程師，主要研究方向：水電站技術(shù)管理。E-mail: yuhongchang@sgxy.sgcc.com.cn

張 程（1986—）男，碩士，工程師，主要研究方向：水電站技術(shù)管理。E-mail: cheng-zhang@sgxy.sgcc.com.cn

Treatment of the Over-throw of Upper Guide and Abnormal Temperature Rise of Bearing Bush of 1F Unit of Pumped-storage Power Station

GUI Zhonghua, FAN Yulin, CHANG Yuhong, Zhang Cheng
(Technology center State Grid Xinyuan Company LTD., Beijing,100161, China)

Since May 2013, the upper guide swing and the temperature of thrust bearing bush of 1F unit of pumped-storage power station have been too high, so it is dangerous for safe operation of the pumped-storage generating unit. The fault of the over-throw of upper guide swing and the abnormal temperature rise of thrust bearing bush of 1F unit of pumped-storage power station were analyzed in this paper, then the suggestion of the fault is introduced. The fi xed parts center of unit, unit axis,concentricity and verticality of thrust inner oil blocking ring were treated in the unit maintenance, and the thrust bearing and oil cooling loop were inspected detailed. After the unit was repaired,the operation data show that the upper bearing swing and the temperature of thrust bearing bush is normal.

pumped storage generating unit; thrust bearing;over-throw of upper guide; abnormal temperature rise of thrust bearing bush; solution

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