羅云強　江金照　馬學新

(水利部長江水利委員會陸水樞紐工程局，湖北 赤壁　437302)

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甘肅迭部縣花園水電站1號機組首次并網(wǎng)時水導軸瓦拉瓦事故分析及處理方法

羅云強江金照馬學新

(水利部長江水利委員會陸水樞紐工程局，湖北 赤壁437302)

【摘要】在甘肅迭部花園水電站1號水輪發(fā)電機組首次并網(wǎng)機組帶負荷試驗時，水導瓦溫過高保護動作，機組事故停機。本文通過事故的表現(xiàn)和現(xiàn)場試驗的方法，分析了事故的原因及采取的應對措施。通過這一具體事例，充分說明水電站基礎埋件二期混凝土的澆筑密實的重要性。

【關鍵詞】花園電站；水導瓦；定子基礎

Accident analysis and treatment methods of water guide bearing pad

1概述

花園水電站工程位于甘肅省迭部縣旺藏鄉(xiāng)東益高村附近，距迭部縣城約75km。電站以北經(jīng)臘子口、岷縣、臨洮至蘭州約390km, 電站額定水頭59m，設

計引水流量118.5m3/s，電站總裝機容量3×20MW。電站機電設備安裝單位為水利部長江水利委員會陸水樞紐工程局。

水輪發(fā)電機組主要參數(shù)見表1。

表1　水輪發(fā)電機組主要參數(shù)

2011年8月開始進行電站機電設備安裝，電站首臺機組——1號水輪發(fā)電機組于2013年1月23日開始機組啟動試運行。至2013年1月31日，完成了水輪發(fā)電機組并網(wǎng)前的相關試驗，機組試運行過程中運行穩(wěn)定，各項試驗測試數(shù)據(jù)滿足相關規(guī)程規(guī)范要求。

2事故過程

從2013年2月2日0時開始，根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)度命令，開始進行1號水輪發(fā)電機組首次并網(wǎng)試運行。2013年2月2日00:25:37機組并網(wǎng)成功，接著在上位機進行機組增減負荷試驗時，機組突然緊急停機，電磁閥動作，機組甩負荷，事故停機，同時水機室觀察人員發(fā)現(xiàn)水導油盆下有大量煙霧冒出。機組停機完成后，計算機監(jiān)控系統(tǒng)查詢事故過程，在00:33:19機組水導瓦溫過高動作，機組負荷為6300kW，水導瓦溫事故前上升速率為12℃/min，最高瓦溫72.5℃(水導瓦溫度儀報警溫度設定為65℃，事故停機溫度設定為70℃)。機組停機程序結束蝶閥關閉，各相關安全措施完成后，對水導軸承進行撤裝分解，撤開后發(fā)現(xiàn)水導瓦面嚴重拉傷，導油槽被巴氏合金填平。

3事故分析

水導瓦為分兩瓣的筒式瓦，檢查安裝記錄，上導瓦、下導瓦和水導瓦的雙面總間隙調(diào)整為：上導瓦0.38mm，下導瓦0.38mm，水導瓦0.40mm。

事故前試運行過程中各部位瓦溫數(shù)據(jù)為：上導瓦為38.5℃,下導為39.8℃,水導44.7℃。

事故過程中各最高瓦溫數(shù)據(jù)為：上導瓦38.8℃，下導瓦40.3℃，水導瓦72.5℃。

一般而言，立軸混流式水輪發(fā)電機組在機組空轉和空載各項啟動試驗完成合格的情況下，機組并網(wǎng)帶負荷，隨著導葉開度的增加，機組有功負荷增加，而隨著相應進水量的增加，轉輪的軸向水推力相應增加。在機組所帶的負荷變化運行過程中，水導瓦的瓦溫會在一定范圍內(nèi)有所變化，但一般不會發(fā)生在機組帶負荷后水導瓦短時間拉瓦現(xiàn)象，造成此種現(xiàn)象的原因應該是有其他外力作用改變了水機大軸軸頸與水導瓦之間的間隙?；▓@水電站機組的轉動部分受力是通過推力軸承座傳導到機組上機架牛腿，最后通過定子外殼傳導到機組發(fā)電機定子基礎板上的(見圖1)。

該發(fā)電機定子基礎板共有8塊，對其進行檢查發(fā)現(xiàn)，定子基礎板下面的二期混凝土澆灌不密實，特別是+X、+Y方向的4塊基礎板下均有脫空現(xiàn)象，能夠明顯看到基礎板與混凝土之間的間隙，此部位受力僅靠基礎板安裝調(diào)整加固支撐鋼筋承受。經(jīng)分析認為，在機組軸向水推力發(fā)生變化時，由于定子基礎板的不均勻沉降，引起機組軸線發(fā)生傾斜，又由于水導瓦為筒式結構，瓦架整體固定在頂蓋上，隨著軸向水推力的增加，基礎不均勻沉降加劇，軸線傾斜值也隨之加大，當水導軸頸傾斜超過一定角度時，軸領與瓦面的間隙縮小到設計范圍之外，甚至完全沒有間隙，兩者直接摩擦產(chǎn)生高溫，造成水導瓦面的巴氏合金拉傷(見圖2)。

圖1　花園電站水輪發(fā)電機組簡圖

圖2　機組水導軸承結構簡圖

4實驗驗證

為了驗證以上分析的準確性，清理完水導瓦面的拉傷面，水導部分回裝完成后，機組重新啟動。并在運行過程中對定子基礎的不均勻沉降情況進行數(shù)據(jù)檢測：在機組的上機架4個牛腿上架設百分表，并將4塊百分表的讀數(shù)調(diào)0(見圖3)。

2013年2月2日14時，機組開機，在機組空轉50Hz穩(wěn)定運行時，讀取4塊百分表的讀數(shù)為：+X方向-0.2mm，+Y方向-0.245m，-X方向-0.15mm，-Y方向-0.11mm。

圖3　機組上機架裝設百分表示意圖

從讀數(shù)可以明顯看出，+Y方向比-Y方向多下降了13.5道，即0.135mm,相當于上機架Y方向有0.03mm/m的傾斜量，反映到水機軸頸的傾斜量就有0.24mm,已經(jīng)與機組水導瓦的單邊最大間隙相當(見圖4)。

由于水導瓦拉瓦后，瓦面經(jīng)過重新修復處理，水導總間隙較事故前偏大，水導瓦溫明顯降低。

圖4　水輪發(fā)電機組傾斜示意圖

事故后機組空轉試運行過程中各最高穩(wěn)定瓦溫數(shù)據(jù)為：上導瓦38.2℃，下導瓦39.3℃，水導瓦34.5℃。

機組在線震動擺度測量裝置在1min時間段讀取的水機大軸擺度數(shù)據(jù)見表2。

表2　處理前1min時間內(nèi)水機大軸擺度數(shù)據(jù)

通過震動擺度測量裝置的實際測量數(shù)據(jù)也能看出機組Y方向水機大軸的較大。機組定子基礎必須經(jīng)過加固處理后才能并網(wǎng)發(fā)電。

5處理方法及結果

通過上述試驗結果，電站啟動驗收委員會當場決定對發(fā)電機定子基礎進行加固處理，考慮到首臺機組的發(fā)電效益，決定在4個牛腿的定子外殼適當高度上加焊8組16塊長寬各100mm、厚20mm的加強筋板，然后用8個20t的螺旋千斤頂作用于筋板和定子下部混凝土地面(見圖5)。

在加固的牛腿上架設垂直方向百分表，然后頂起螺旋千斤頂，在百分表的讀數(shù)為+5時，將螺旋千斤頂與加強筋板焊成一個整體，保證各千斤頂受力均衡。

圖5　定子外殼加固示意圖

2013年2月3日15時，加固完成后機組開機，以同樣的測量方法在機組空轉50Hz穩(wěn)定運行時測得的機組牛腿的下沉量為：+X方向-0.2mm，+Y方向-0.2mm，-X方向-0.15mm,-Y方向-0.16mm。

加固后機組空轉試運行過程中各最高穩(wěn)定瓦溫數(shù)據(jù)為：上導瓦38.1℃，下導瓦39.0℃，水導瓦29.0℃。

同時機組在線震動擺度測量裝置在1min時間段讀取的水機大軸擺度數(shù)據(jù)見表3。

表3　處理后1min時間內(nèi)水機大軸擺度數(shù)據(jù)

與加固前的機組運行數(shù)據(jù)比較，機組運行工況大為改觀。晚上9時，機組開始并網(wǎng)甩負荷試驗，在機組帶額定滿負荷20000kW時，機組牛腿的下沉量為：+X方向-0.4mm，+Y方向-0.4mm，-X方向-0.345mm，-Y方向-0.35mm。

加固后機組空轉試運行過程中各最高穩(wěn)定瓦溫數(shù)據(jù)為：上導瓦37.1℃，下導瓦38.2℃，水導瓦29.4℃。

同時機組在線震動擺度測量裝置在1分鐘時間段讀取的水機大軸擺度數(shù)據(jù)見表4。機組運行穩(wěn)定。

表4　甩負荷試驗時1min時間內(nèi)水機大軸擺度數(shù)據(jù)

2014年3月的枯水檢修期，對機組定子基礎板進行了混凝土重新灌注，同時在定子下方8塊基礎板間增加了8塊基礎板，通過楔子板調(diào)整各受力點，撤除原加固的千斤頂和筋板。處理后機組運行穩(wěn)定可靠。

6結語

通過這一具體事例，充分認識到水電站基礎埋件二期混凝土的澆筑密實的重要性，在花園電站的2號和3號機組的二期混凝土的澆筑中，保證了混凝土的澆筑質(zhì)量，機組啟動試運行均一次成功。

pulling during first grid connected in Gansu Diebu County

Huayuan Hydropower Station No.1 Unit

LUO Yunqiang, JIANG Jinzhao, MA Xuexin

(MinistryofWaterResourcesYangtzeRiverWaterResourcesCommissionLushuiEngineeringBureau,

Chibi437302,China)

Abstract:Temperature of water guide bearing pad is too high, thereby leading to protection action during the first grid connected unit load test of Gansu Diebu Huayuan Hydropower Station No.1 Unit. In the paper, accident causes and adopted countermeasures are analyzed through accident performance and field test method. It fully shows the importance of hydropower station foundation embedded part stage II concrete pouring compaction through this concrete example.

Key words:Huayuan Hydropower Station; water guide bearing pad; stator foundation

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.11.015

中圖分類號：TV734

文獻標識碼：A

文章編號：1673-8241(2015)11-0047-04