【摘要】某水電廠裝有6臺(tái)由GE公司設(shè)計(jì)的550MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組。額定水頭165m，機(jī)組轉(zhuǎn)速為142.9r/min，發(fā)電機(jī)型號(hào)：SF550-42/12782。上導(dǎo)軸承安裝在上機(jī)架中心體內(nèi)，采用分塊扇形瓦結(jié)構(gòu)，瓦塊數(shù)量12塊，上導(dǎo)瓦相對(duì)瓦間隙和：0.32+0.05/-0mm，相臨瓦間隙差：不大于0.025mm。瓦塊合圍在上端軸軸領(lǐng)外圈，座放于下部瓦架上，瓦背抵靠在抗重螺栓上，機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的徑向荷載通過(guò)抗重螺栓和上導(dǎo)支撐傳遞至上機(jī)架。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機(jī)；導(dǎo)擺度超標(biāo)；原因；處理

1、上導(dǎo)擺度超標(biāo)原因分析

1.1水力因素分析

影響機(jī)組振擺的水力因素有：尾水管內(nèi)低頻渦帶；尾水管中頻、高頻壓力脈動(dòng)；水輪機(jī)止漏環(huán)間隙不均；蝸殼、導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪水流不均；壓力管道中水流脈動(dòng)；水頭變化；負(fù)荷變化。水力不平衡引起的機(jī)組振擺變化首先體現(xiàn)在水導(dǎo)擺度的變化。將2012年5月至2014年11月期間水導(dǎo)擺度、上導(dǎo)擺度、水頭、負(fù)荷繪制成變化趨勢(shì)圖，發(fā)現(xiàn)水導(dǎo)擺度、負(fù)荷、水頭的變化趨勢(shì)與上導(dǎo)擺度的變化趨勢(shì)并不一致，由此可排除水力因素是導(dǎo)致上導(dǎo)擺度變化的原因。

1.2機(jī)械因素分析

1.2.1盤(pán)車(chē)檢查機(jī)組軸線

2014年度機(jī)組檢修期間，對(duì)上導(dǎo)擺度進(jìn)行了盤(pán)車(chē)測(cè)量。（1）在下導(dǎo)軸領(lǐng)、上導(dǎo)軸領(lǐng)處沿圓周劃8等分線。（2）在下導(dǎo)軸領(lǐng)、上導(dǎo)軸領(lǐng)對(duì)應(yīng)位置固定部件上+X、+Y方向架設(shè)百分表，測(cè)針垂直指向轉(zhuǎn)動(dòng)部件被測(cè)表面。（3）百分表調(diào)零，啟動(dòng)高壓油潤(rùn)滑系統(tǒng)，盤(pán)車(chē)測(cè)量（盤(pán)三圈，記錄第二、三圈數(shù)據(jù)）并記錄0°、180°方位下導(dǎo)軸領(lǐng)、上導(dǎo)軸領(lǐng)各測(cè)點(diǎn)的百分表讀數(shù)。（4）根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，利用矢量分解法計(jì)算上導(dǎo)擺度。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，上導(dǎo)盤(pán)車(chē)擺度為47um，滿(mǎn)足要求，確定上導(dǎo)擺度超標(biāo)并非由機(jī)組軸線變化引起。

1.2.2轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡檢查

質(zhì)量力相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心線的對(duì)稱(chēng)狀況是影響機(jī)組穩(wěn)定性的重要因素之一，可通過(guò)變轉(zhuǎn)速試驗(yàn)檢查機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件的質(zhì)量平衡狀態(tài)對(duì)機(jī)組各部位振動(dòng)和擺度的影響。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的質(zhì)量不平衡較大時(shí)，主軸擺度隨轉(zhuǎn)速變化而變化的趨勢(shì)很明顯，且徑向軸承支架振動(dòng)幅值與機(jī)組轉(zhuǎn)速的平方近似成正比關(guān)系。2014年12月18日，對(duì)3號(hào)機(jī)組進(jìn)行了變轉(zhuǎn)速試驗(yàn)，隨著轉(zhuǎn)速的上升，機(jī)組上導(dǎo)擺度、下導(dǎo)擺度、上機(jī)架振動(dòng)均明顯增大；對(duì)比50%和100%額定轉(zhuǎn)速，上導(dǎo)擺度轉(zhuǎn)頻峰峰值增大約110um，下導(dǎo)擺度轉(zhuǎn)頻峰峰值增大約200um，上機(jī)架水平振動(dòng)增大約50um；機(jī)組存在明顯質(zhì)量不平衡。由此可見(jiàn)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡是造成上導(dǎo)擺度超標(biāo)的一個(gè)原因。

1.3電磁因素分析

1.3.1變勵(lì)磁試驗(yàn)檢查電磁因素

2014年12月18日，對(duì)3號(hào)機(jī)組進(jìn)行了升壓變勵(lì)磁試驗(yàn)，隨著勵(lì)磁電壓的上升，機(jī)組上導(dǎo)擺度、下導(dǎo)擺度、上機(jī)架振動(dòng)隨勵(lì)磁電壓的上升而有所增大；對(duì)比25%和100%勵(lì)磁電壓，上導(dǎo)擺度轉(zhuǎn)頻峰峰值增大約25um，下導(dǎo)擺度轉(zhuǎn)頻峰峰值增大約25um，上機(jī)架水平振動(dòng)增大約13um，機(jī)組存在磁拉力不平衡。由此可見(jiàn)磁拉力不平衡是造成上導(dǎo)擺度超標(biāo)的另一個(gè)原因。

1.3.2定轉(zhuǎn)子間隙檢查

劉家峽水電廠定轉(zhuǎn)子之間間隙設(shè)計(jì)值為33.5mm，經(jīng)測(cè)量定轉(zhuǎn)子間隙并無(wú)異常，因此擺度超標(biāo)的原因不是定轉(zhuǎn)子間隙不均。

2、上導(dǎo)擺度超標(biāo)問(wèn)題處理

2.1磁極線圈匝間短路處理

（1）拆除與問(wèn)題磁極連接的磁極連線及磁極壓板。（2）對(duì)問(wèn)題磁極及問(wèn)題磁極的磁極鍵進(jìn)行編號(hào)。在主鍵焊上吊裝工具后，分批將磁極鍵拔出。拔磁極鍵時(shí)采用橋機(jī)主起升鉤，慢速起吊，防止起升過(guò)快碰傷其他設(shè)備。同時(shí)做好防護(hù)措施，防止損傷周?chē)艠O及定子線棒。（3）用專(zhuān)用工具將磁極緩慢吊出，放置在墊有膠皮的木方上，木方高度應(yīng)一致，使磁極整體保持水平；對(duì)線圈和鐵心進(jìn)行編號(hào)。（4）用專(zhuān)用工具對(duì)線圈進(jìn)行脫庫(kù)處理，使鐵心和線圈分離。專(zhuān)用工具的六個(gè)承重面用膠皮進(jìn)行防護(hù)，保證承重面至少有一半面積與線圈接觸，防止掛住上托板并一起吊出。用橋機(jī)主鉤緩慢起升，注意觀察線圈與鐵心的碰觸情況，防止線圈層間被拉裂。（5）用5T拉力計(jì)分別對(duì)每個(gè)線圈、鐵心進(jìn)行稱(chēng)重并記錄。（6）清除鐵心表面及托板上的玻璃膠和雜質(zhì)；清理環(huán)氧板與鐵心間的雜質(zhì)；在環(huán)氧板分層起皮的部位涂刷793環(huán)氧膠；鐵心表面重新涂刷J0405磁極鐵心表面絕緣漆；重新在托板和鐵心間填補(bǔ)玻璃膠，使間隙平整。（7）將新線圈用酒精清掃干凈，待酒精揮發(fā)后，在線圈內(nèi)外表面均勻涂刷792雙組份環(huán)氧樹(shù)脂膠，室溫固化不小于24h。注意清除線圈底部凝固的環(huán)氧膠，重新刷膠時(shí)防止環(huán)氧膠在底部重新凝固成水滴狀。（8）統(tǒng)計(jì)出鐵心、舊線圈和新線圈的重量，根據(jù)原磁極重量對(duì)新線圈和鐵心進(jìn)行分配組裝。（9）新磁極組裝完成后，分別進(jìn)行直流電阻、絕緣電阻、交流阻抗和功率損耗試驗(yàn)，確保試驗(yàn)結(jié)果合格。

2.2轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡處理

經(jīng)變轉(zhuǎn)速、變勵(lì)磁試驗(yàn)測(cè)量，3號(hào)機(jī)所裝測(cè)點(diǎn)振擺幅值均滿(mǎn)足DL/T507-2002《水輪發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)試驗(yàn)規(guī)程》的要求，但機(jī)組存在較大的質(zhì)量不平衡和一定的磁力不平衡。為提高機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性，決定進(jìn)行動(dòng)平衡處理。根據(jù)綜合平衡分析的結(jié)果，兼顧機(jī)組空轉(zhuǎn)、空載工況，在轉(zhuǎn)子磁極中部、自編相位30°處加配重約47kg，在自編相位70°處加配重約100kg。配重后機(jī)組在100%額定轉(zhuǎn)速工況下，上導(dǎo)擺度降幅約100um，下導(dǎo)擺度降幅約140um，上機(jī)架水平振動(dòng)降幅約20um；在100%空載額定電壓工況下，上導(dǎo)擺度降幅約70um，下導(dǎo)擺度降幅約60um，上機(jī)架水平振動(dòng)降幅約20um；配重效果明顯。動(dòng)平衡處理有效地減小了質(zhì)量不平衡，控制了磁力不平衡的影響。

結(jié)論：

水輪發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用已非常普遍，但利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)里的頻譜圖、軸心軌跡圖、軸線姿態(tài)圖分析機(jī)組軸線狀況的經(jīng)驗(yàn)卻很欠缺。我們應(yīng)更深入地了解頻譜圖、軸心軌跡圖、軸線姿態(tài)圖這些分析圖，利用它們分析并解決機(jī)組的振擺問(wèn)題，積累經(jīng)驗(yàn)，為真正實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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