張世山

（四川金康電力發(fā)展有限公司 626001）

金平水電站1#機組上下導振擺逐漸變大的原因分析及處理

張世山

（四川金康電力發(fā)展有限公司 626001）

金平水電站1#機組，上下導軸承由于多方原因，投運初期存在振動擺度逐漸變大的情況，本文主要分析產(chǎn)生的原因，并提出了一些解決方法。經(jīng)過開機試驗，效果良好，證明這種解決方法是可行的。

水輪發(fā)電機組；振動；擺度；逐漸變大；分析及處理

1 前言

金平水電站位于四川省甘孜藏族自治州的康定縣境內(nèi)、大渡河左岸支流金湯河干流中上游，為金湯河干流梯級開發(fā)的第一級水電站，混合式開發(fā)，工程規(guī)模為中型三等工程。電站裝機2臺，總裝機容量8.1萬kW的水輪發(fā)電機組。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)及參數(shù)

水輪機為立軸混流式，型號為HL（C）-LJ-216。額定水頭428m。水導軸承布置在頂蓋中心體內(nèi)，采用拋物面瓦的自循環(huán)稀油潤滑筒式軸承，軸瓦為拋物面型，巴氏合金瓦襯。

發(fā)電機為立軸懸式水輪發(fā)電機三相凸極同步發(fā)電機，型號SF-J50-10/4170。額定轉(zhuǎn)速600r/min，飛逸轉(zhuǎn)速600r/min。推力軸承與上導軸承置于上機架中心體油槽內(nèi)，下導軸承置于下機架中心體油槽內(nèi)。推力軸承能承受水輪發(fā)電機組所有轉(zhuǎn)動部件的重量和水輪機軸向水推力所組成的組合荷載，導軸承承受發(fā)電機的徑向荷載。推力軸承共布置10塊推力瓦，推力瓦為彈性金屬塑料瓦。上、下導軸瓦分別為8塊鎢金瓦，導軸承采用楔塊調(diào)整支承分塊扇形瓦。

3 缺陷問題分析

（1）金平水電站1號機組于2015年5月18日完成72h試運行，正式投產(chǎn)發(fā)電。1F水輪發(fā)電機組在運行過程中發(fā)現(xiàn)各部振動和擺度逐漸變大。對這一現(xiàn)象進行分析：引起水輪發(fā)電機組振動擺度增大的因素比較復雜，主要是電磁、機械、水力的綜合作用的結(jié)果。影響水輪發(fā)電機組振動的因素大致包括機械不平衡、電磁不平衡、水力不平衡。

①機械不平衡：

水輪發(fā)電機組的振動，多數(shù)是由于轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡造成的。因為水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子體積大，重量也大，由多個部分組成，加工、組裝工藝每個環(huán)節(jié)都必須嚴格控制質(zhì)量，環(huán)環(huán)相扣，但也很難保證平衡，并且也難以進行靜平衡試驗，為消除轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡所引起的振動，多在現(xiàn)場作動平衡試驗；由于轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)過程中離心力很大，由于轉(zhuǎn)子磁軛穿心螺桿緊固力不夠或不平衡，磁軛鐵片沒壓緊松動；穿心螺桿螺母點焊不到位，螺母松動；磁軛鍵沒打緊或點焊不到位松動；磁極鍵沒打緊或點焊不到位松動；各緊固件緊固不到位或松動。

上、下機架和定子基礎(chǔ)螺栓未打緊或者松動，基礎(chǔ)混凝土澆筑密實度不夠，有裂紋等。

聯(lián)軸螺栓在緊固時，緊固力不均勻，或者緊固力不均勻，聯(lián)軸螺栓松動。

轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)裂紋或掉塊引起振動和擺度越來越大，由于鑄造工藝不良，產(chǎn)生缺陷或鑄造應力；因電焊工藝不合理，造成焊接應力；因結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，引起應力集中；運行中葉片受到水流或振動的脈動力作用，使材料產(chǎn)生疲勞應力。由于以上原因產(chǎn)生了應力，從而使葉片在應力集中的地方產(chǎn)生裂紋，混流式水輪機轉(zhuǎn)輪通常在葉片與上冠和下環(huán)的連接處易產(chǎn)生裂紋或掉塊。

②電磁不平衡：

空氣間隙不均勻：當發(fā)電機轉(zhuǎn)子不圓或有擺度時，造成空氣間隙不均勻，從而產(chǎn)生單邊的不平衡磁拉力，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而引起空氣間隙周期性的變化，單邊不平衡磁拉力沿著圓周作周期運動，引起機組振動。此種振動也是隨勵磁電流的增大而增大。

③水力不平衡：

由于雜物等將蝸殼固定導葉等流道堵塞，導致進入轉(zhuǎn)輪的水流軸不對稱，導葉后流速不均勻等，引起振動擺度增大。

2015年6月6日1#水輪發(fā)電機組申請停機檢查處理，重新做動平衡試驗。對可能出現(xiàn)的問題一一排查，機組各部位未發(fā)現(xiàn)異常情況。經(jīng)振動擺度數(shù)據(jù)監(jiān)測分析后，將下導瓦Rt21、Rt23、Rt24、Rt25、Rt26、Rt27、Rt28瓦隙收0.02mm，Rt22瓦隙收0.03mm后試運轉(zhuǎn)，各部振動擺度有極大好轉(zhuǎn)，達到運行要求。

（2）1F水輪發(fā)電機組在運行過程中又發(fā)現(xiàn)各部振動和擺度逐漸變大。這種現(xiàn)象又一次出現(xiàn)，靠收瓦隙來消除這種缺陷，對水輪發(fā)電機組安全、穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟運行極為不利。經(jīng)過和施工單位的溝通和了解，對機組各部安裝數(shù)據(jù)進行分析，對盤車數(shù)據(jù)進行分析，研究圖紙，分析數(shù)據(jù)。再一次對盤車數(shù)據(jù)進行演算。機組尺寸：上導至下導測點距離Lb=4m，上導至水導測點距離Lc=8m，機組額定轉(zhuǎn)速n=600r/min。根據(jù)水輪發(fā)電機組廠家《懸吊式水輪發(fā)電機組安裝使用維護說明書》，機組軸線的允許擺度值（雙振幅），機組轉(zhuǎn)速500≤n<750，上、下導軸承處軸頸相對擺度≤0.02mm，水導軸承處軸頸相對擺度≤0.03mm。

①根據(jù)計算下導軸頸處凈擺度φba最大值為0.05mm，水導軸頸處凈擺度φca最大值為0.12mm。

②分析相對擺度是否超過允許值：

下導處的相對擺度

φba/Lb=0.05/4=0.0125mm<0.02mm

水導處的相對擺度

φca/Lc=0.12/8=0.015mm<0.03mm

從這個盤車數(shù)據(jù)看出，機組軸線是達到安裝要求的。然而，施工單位在抱導軸瓦時抱的是偏心瓦。盤車效果挺好抱偏心瓦就沒有必要，并且偏心瓦很難抱好，特別是這種高轉(zhuǎn)速水輪發(fā)電機組。針對1#機組所存在的問題和盤車數(shù)據(jù)，經(jīng)過仔細研究，得出一個處理方案，改抱上下導偏心瓦為同心瓦。將機組各導軸承的中心均調(diào)到主軸的旋轉(zhuǎn)中心線上且使各導軸承同心，這樣使主軸在旋轉(zhuǎn)中不致蹩勁，并有利于約束主軸擺度，減小振動。

具體處理步驟：申請機組停機；落下尾水閘門；抽干尾水管的水，減少水力因素對機組調(diào)節(jié)精度的影響；退出空氣圍帶；排掉上下水導油盆內(nèi)的潤滑油打開上、下、水導油盆蓋子；測量上下水導導瓦瓦隙，做好記錄，做為調(diào)節(jié)參考；在上導處推轉(zhuǎn)動部件到中心位置，測量下止漏環(huán)的間隙，使實測間隙與平均間隙之差不大于±8%；重新均勻抱上下導瓦，下導單邊瓦隙0.20mm，上導單邊瓦隙0.25mm；回裝；注油；試運行。

經(jīng)過一段時間的運行，振動擺度逐漸變大的情況得到了有效解決。

4 結(jié)論

通過這兩次缺陷的處理，1#機上下導組振動擺度運行中逐漸變大的情況得到了良好的改善，上下導振動擺度得到了控制，各部瓦溫油溫正常，滿足機組穩(wěn)定運行。但上下導軸承用楔子板調(diào)整瓦隙的結(jié)構(gòu)，瓦隙依然不夠精確。此類型的機組在以后的設(shè)計上能夠得到改善。

TV547.3

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1004-7344（2016）03-0108-01

2016-1-11

張世山（1984-），男，?？?畢業(yè)于楊凌職業(yè)技術(shù)學院，水利機電設(shè)備及自動化專業(yè)，從事水電站機械設(shè)備點檢工作。