楊 藝， 高 仁 瓊

(四川中鼎科技有限公司，四川 成都 610046)

某水電站臥式?jīng)_擊式水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)的分析與處理

楊 藝， 高 仁 瓊

(四川中鼎科技有限公司，四川 成都 610046)

某水電站中的一臺(tái)臥式?jīng)_擊式水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)嚴(yán)重超過規(guī)程要求的限定值，經(jīng)多次試驗(yàn)后提出了大軸塑性變形疊加質(zhì)量失衡的假設(shè)，最終成功地處理了該超標(biāo)振動(dòng)，所取得的經(jīng)驗(yàn)希望能對(duì)其他臥式機(jī)組處理類似問題時(shí)參考和借鑒。

臥式?jīng)_擊式水輪發(fā)電機(jī)組；塑性變形；振動(dòng)；分析；處理

1 概 述

振動(dòng)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械不可避免的現(xiàn)象。若能將其幅值限制在規(guī)程要求的限定值內(nèi)，就能確保機(jī)組長期安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。但機(jī)組的振動(dòng)若超過規(guī)程要求的限定值，則對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行不利。

臥式?jīng)_擊式水輪發(fā)電機(jī)組通常都是高水頭、高轉(zhuǎn)速機(jī)組。一般情況下，這類機(jī)組在出廠前所做的靜平衡試驗(yàn)已經(jīng)比較完善，且其在現(xiàn)場的安裝工序較為簡單，故此類機(jī)組基本上無需作動(dòng)平衡配重處理。由于此類機(jī)組特有的結(jié)構(gòu)原因，基本上無法在其轉(zhuǎn)子端面上進(jìn)行平衡處理。筆者在某水電站新機(jī)投運(yùn)試驗(yàn)項(xiàng)目中遇到一臺(tái)機(jī)組振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)的情況。為了確保該電站機(jī)組的長期安全、穩(wěn)定運(yùn)行，筆者經(jīng)過多次嘗試，終于將其振動(dòng)降至規(guī)程要求的優(yōu)良范圍內(nèi)。

2 問題的發(fā)現(xiàn)

受某水電站業(yè)主方委托，筆者進(jìn)場對(duì)某水電站臥式?jīng)_擊式水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行新機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行穩(wěn)定性驗(yàn)收試驗(yàn)。該發(fā)電機(jī)組額定轉(zhuǎn)速為750 rpm，額定水頭為527 m。在試驗(yàn)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)其中一臺(tái)機(jī)組推力軸承支撐處的振動(dòng)在機(jī)組剛達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)即超過100 μm，已大幅超過規(guī)程要求的限定值50 μm，初步判斷機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分存在嚴(yán)重的失衡。

受機(jī)組結(jié)構(gòu)限制，我們無法在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子端面直接進(jìn)行平衡處理，但該嚴(yán)重失衡將對(duì)機(jī)組的運(yùn)行產(chǎn)生極大的危害，故盡快確定平衡方案并切實(shí)處理此嚴(yán)重失衡是保證發(fā)電機(jī)組能正常投運(yùn)和長期安全、穩(wěn)定運(yùn)行的首要問題。

3 分析與處理過程及處理結(jié)果

由于無法直接在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子端面進(jìn)行平衡處理，筆者會(huì)同業(yè)主、機(jī)組生產(chǎn)廠家及安裝單位進(jìn)行討論協(xié)商，最終決定在機(jī)組端部的飛輪上試配重。

經(jīng)過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算并結(jié)合機(jī)組高轉(zhuǎn)速這一特點(diǎn)，第一次平衡處理選擇在理論失衡點(diǎn)+180°處點(diǎn)焊配重塊3 kg。施工完畢，機(jī)組尚未達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，其推力軸承支撐處的振動(dòng)就已超過100 μm，試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算出現(xiàn)了完全相反的情況。

針對(duì)該情況，筆者對(duì)測點(diǎn)傳感器、軸位信號(hào)傳感器以及系統(tǒng)參數(shù)的配置進(jìn)行了排查，確定不是由試驗(yàn)設(shè)備的問題導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果完全相反的情況。經(jīng)過與業(yè)主、機(jī)組廠家及安裝單位協(xié)商，又在理論失衡點(diǎn)±90°處試加配重塊3 kg。試驗(yàn)結(jié)果顯示：應(yīng)在理論失衡點(diǎn)處施加配重，但這與平衡理論卻是相悖的。

經(jīng)過再三考慮并充分溝通了業(yè)主尤其是機(jī)組生產(chǎn)廠家，筆者提出并解釋了上述相悖問題的可能性：該機(jī)組大軸制作完成后在橫放存放過程中由于重力作用導(dǎo)致其發(fā)生了塑性變形，且轉(zhuǎn)子裝配完成后失衡點(diǎn)正好處于塑性變形的相對(duì)處，則該塑性變形將會(huì)導(dǎo)致測試結(jié)果的完全相反，即機(jī)組存在大軸塑性變形和質(zhì)量失衡的雙重問題。

據(jù)此，筆者提出了在理論失衡點(diǎn)處進(jìn)行平衡處理并將配重塊質(zhì)量加大至6 kg的處理意見，該意見得到了機(jī)組生產(chǎn)廠家的支持。施工完畢，機(jī)組重新開機(jī)至額定轉(zhuǎn)速，推力軸承支撐處的振動(dòng)測值降低至約33 μm，達(dá)到規(guī)程要求的優(yōu)良范圍。

最后，該機(jī)組繼續(xù)進(jìn)行了后續(xù)試驗(yàn)直至完成72 h試運(yùn)行，機(jī)組的各項(xiàng)振動(dòng)、擺度均在規(guī)程要求的優(yōu)良范圍內(nèi)。至此，該機(jī)組嚴(yán)重質(zhì)量失衡問題得以消除。

4 結(jié) 語

筆者提出的該臥式?jīng)_擊式水輪發(fā)電機(jī)組的大軸由于存放原因而產(chǎn)生了塑性變形的假設(shè)，以及該塑性變形對(duì)于機(jī)組長期運(yùn)行有何影響還有待于進(jìn)一步的試驗(yàn)證實(shí)，希望此例能給機(jī)組生產(chǎn)廠家、水電站以及專業(yè)同行提供一定的參考和借鑒。

TV7;TV737

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1001-2184(2017)05-0106-02

2017-05-10

楊 藝(1972-)，男，四川成都人，副總經(jīng)理，助理工程師，從事水電站機(jī)組調(diào)試試驗(yàn)及項(xiàng)目管理工作；

高仁瓊(1985-)，女，四川天全人，助理工程師，從事水電站機(jī)組調(diào)試試驗(yàn)工作.

(責(zé)任編輯李燕輝)