李 紅，郭益鉆，閆清泉

(湖北芭蕉河水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 恩施 445800)

芭蕉河水電公司二級(jí)電站位于湖北鶴峰縣雞公洞，共裝機(jī)2臺(tái)，合計(jì)16 MW，其流域編號(hào)為蕉4G、蕉5G，由恩施水電設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，重慶水輪機(jī)廠有限責(zé)任公司制造。

蕉4G水輪機(jī)型號(hào)為HLD74-LJ-140，特性為俯視順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速428 r/min，額定水頭57 m。水輪機(jī)額定出力8 333 kW，設(shè)計(jì)水頭57 m。機(jī)組水輪機(jī)為混流式機(jī)組，共16片活動(dòng)導(dǎo)葉，7個(gè)固定導(dǎo)葉，活動(dòng)導(dǎo)葉立面為剛性密封，端面為彈性橡膠織布密封，導(dǎo)葉與拐壁通過分半鍵連接，拐壁、連板、控制環(huán)通過剪斷銷和銷釘連接，剪斷銷和銷釘均不帶偏心。

檢修密封為封閉式空氣圍帶，工作氣源壓力為0.7 MPa；工作密封采用水壓橡膠活塞式密封，水導(dǎo)軸承為分塊式油潤(rùn)滑導(dǎo)軸承，烏金瓦，數(shù)量為6塊，設(shè)計(jì)單邊間隙為0.15～0.20 mm。

發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF-8000-14/2860，為懸吊型水輪發(fā)電機(jī)，上機(jī)架為負(fù)荷機(jī)架。其上導(dǎo)軸承和推力軸承共用一個(gè)油槽，導(dǎo)軸承各有8塊烏金瓦，設(shè)計(jì)單邊間隙均為0.10～0.15 mm，推力瓦為8塊塑料瓦，在推力瓦的下方有8塊丁腈耐油橡膠板來配合調(diào)整，并且要求每塊丁腈耐油橡膠板厚度差不大于0.05 mm，8塊推力瓦與丁腈耐油橡膠板配合后的厚度差不大于0.05 mm，于2002年04月28日投產(chǎn)發(fā)電。

1 振動(dòng)現(xiàn)象描述

2018年3月通過對(duì)電站群設(shè)備進(jìn)行日常專責(zé)巡檢，發(fā)現(xiàn)蕉4G運(yùn)行時(shí)上機(jī)架的振動(dòng)比蕉5G運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)明顯偏大，隨即對(duì)該機(jī)組的徑向振動(dòng)和垂直振動(dòng)進(jìn)行測(cè)試檢查，并將各部位測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，依據(jù)：《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》(GB/T8564-2003)、《立式水輪發(fā)電機(jī)組檢修技術(shù)規(guī)程》(DL/T817-2014)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確認(rèn)蕉4G徑向振動(dòng)值嚴(yán)重超標(biāo)，數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表1 水輪發(fā)電機(jī)組各部位振動(dòng)允許值表 mm

說明：振動(dòng)值系指機(jī)組在除過速運(yùn)行以外的各種穩(wěn)定運(yùn)行工況下的雙振幅值。

表2 蕉4G機(jī)組振動(dòng)實(shí)測(cè)值表 mm

2 振動(dòng)原因排查

2.1 電氣預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)檢查

查閱蕉4G近三年電氣預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并與國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的要求參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，蕉4G發(fā)電機(jī)組繞組的直流電阻、繞組的絕緣及吸收比、繞組直流耐壓和泄漏電流、轉(zhuǎn)子對(duì)軸絕緣電阻、轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻、勵(lì)磁回路絕緣電阻等預(yù)試結(jié)果均符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，滿足機(jī)組安全正常運(yùn)行條件。

2.2 各部位運(yùn)行溫度情況檢查

根據(jù)機(jī)組設(shè)計(jì)資料與機(jī)組現(xiàn)行運(yùn)行溫度進(jìn)行對(duì)比，其溫度值均在允許范圍內(nèi)，符合機(jī)組穩(wěn)定長(zhǎng)期運(yùn)行條件，檢查數(shù)據(jù)列于表3。

2.3 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)及過流部件

蕉4G導(dǎo)水機(jī)構(gòu)各傳動(dòng)件、銷、鍵、緊固件、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)拐臂連桿銷無竄動(dòng)。緊固件各部螺絲無松動(dòng)，剪斷銷完好。導(dǎo)葉均未發(fā)現(xiàn)汽蝕磨損現(xiàn)象。導(dǎo)葉上、下端面密封基本完好，導(dǎo)葉立面間隙合格。轉(zhuǎn)輪汽蝕、磨損等檢查良好，無氣蝕、裂紋、破裂等現(xiàn)象。蝸殼及尾水管金屬部件無明顯汽蝕現(xiàn)象。蝸殼及尾水測(cè)壓管管路疏通，管路通水正常，壓力表顯示無誤。

表3 各部位運(yùn)行溫度情況檢查數(shù)據(jù)表

2.4 上、下導(dǎo)軸承檢查及處理

本次檢查上導(dǎo)軸承間隙發(fā)現(xiàn)，該軸承間隙嚴(yán)重超標(biāo)，主軸明顯偏于-X及+Y-X方向，見表4、表5上導(dǎo)軸承調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)。

表4 蕉4G機(jī)組上導(dǎo)、下導(dǎo)軸瓦間隙測(cè)量值表 mm

表5 蕉4G導(dǎo)瓦調(diào)整后間隙測(cè)量值表 mm

檢查發(fā)現(xiàn)上導(dǎo)軸承2號(hào)導(dǎo)瓦和下導(dǎo)軸承7號(hào)導(dǎo)瓦背后的撐塊出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，通過該墊塊斷裂可以說明機(jī)組在運(yùn)行過程中這兩塊瓦受到了極大的徑向力，同時(shí)這也可能是上導(dǎo)軸承瓦和下導(dǎo)軸承瓦間隙變大的主要原因，發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患后，對(duì)斷裂的撐塊進(jìn)行了更換，并對(duì)上導(dǎo)軸瓦和下導(dǎo)軸瓦間隙進(jìn)行了調(diào)整，保證設(shè)備暫時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.5 上機(jī)架及主軸連接螺栓檢查

對(duì)上機(jī)架進(jìn)行了全面的外觀檢查，機(jī)架螺栓及銷釘未見松動(dòng)，固定焊縫未見脫焊。

對(duì)主軸聯(lián)接螺栓進(jìn)行外觀檢查，大軸連接螺栓外觀完整，焊縫未發(fā)現(xiàn)裂紋及折斷的現(xiàn)象。

3 振動(dòng)原因處理

3.1 機(jī)組軸線調(diào)整及導(dǎo)瓦間隙分配

2018年10月我們對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)中心及軸線調(diào)整，并將三部軸承導(dǎo)瓦間隙進(jìn)行了分配，徹底的消除了機(jī)械上前期存在的各種隱患。檢修完畢后對(duì)修前和修后數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比得知，機(jī)組檢修前后上機(jī)架垂直方向上的振動(dòng)沒有發(fā)生明顯變化，徑向方向上的振動(dòng)比修前略有變小，并且在空轉(zhuǎn)態(tài)徑向振動(dòng)值滿足相關(guān)規(guī)定要求，但加載后振動(dòng)值仍然不滿足要求，數(shù)據(jù)如表6。

表6 蕉4G機(jī)組軸線調(diào)整后振動(dòng)實(shí)測(cè)值表 mm

3.2 定轉(zhuǎn)子局部檢查及處理

1)因4G在加載后振動(dòng)超標(biāo)的隱患沒有排除，我們隨即對(duì)轉(zhuǎn)子磁極進(jìn)行了詳細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子本體銷、鍵等部件無松動(dòng)、錯(cuò)位及變形的現(xiàn)象，測(cè)量氣隙值滿足運(yùn)行要求，數(shù)據(jù)如表7。

2)對(duì)轉(zhuǎn)子磁極分別進(jìn)行了直流電阻和交流阻抗測(cè)試，排除了轉(zhuǎn)子存在內(nèi)部閘間短路和損壞的可能性，數(shù)據(jù)如下：測(cè)試回路：45.4 mΩ，測(cè)試線：2.38 mΩ，絕緣：1000 V-64.5 mΩ，500 V-94.5 mΩ。

蕉4G轉(zhuǎn)子磁極直流電阻及交流阻抗測(cè)試數(shù)據(jù)分別列于表8和表9。

表7 蕉4G氣隙測(cè)量值表 mm

表8 蕉4G轉(zhuǎn)子磁極直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)表 mΩ

表9 蕉4G轉(zhuǎn)子磁極交流阻抗測(cè)試數(shù)據(jù)表

3)檢查轉(zhuǎn)子磁極連接引線發(fā)現(xiàn)有多處出現(xiàn)短路放電的情況，包扎磁極連接引線的玻璃絲帶也出現(xiàn)了脫落的現(xiàn)象，并且磁極連接引線本體積碳較多，如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)子磁極連接引線圖片

發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患后，我們對(duì)轉(zhuǎn)子磁極連接引線進(jìn)行了處理，首先對(duì)磁極引線進(jìn)行了徹底的清洗，然后使用云母帶進(jìn)行包扎并刷1032絕緣漆，再使用玻璃絲帶進(jìn)行二次包扎并刷1032絕緣漆，輪番兩次包扎待1032絕緣漆干燥凝固后開機(jī)加載試運(yùn)行，機(jī)組徑向振動(dòng)值滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，如圖2所示。磁極引線包扎處理后的測(cè)試數(shù)據(jù)列于表10。

圖2 轉(zhuǎn)子磁極連接引線處理后的圖片

表10 磁極引線包扎處理后測(cè)試機(jī)組數(shù)據(jù)值表 mm

4 結(jié) 語

芭蕉河4G轉(zhuǎn)子勵(lì)磁引線包扎處理后，徑向振動(dòng)比修前發(fā)生了明顯好轉(zhuǎn)，檢修過后我們總結(jié)了蕉4G在動(dòng)態(tài)下加載勵(lì)磁后上機(jī)架振動(dòng)變大的原因，一方面是由于機(jī)組擺度變大導(dǎo)致的，而擺度變大主要是由于機(jī)組上導(dǎo)軸瓦和下導(dǎo)軸瓦背面墊塊斷裂，引起軸承各導(dǎo)瓦間隙發(fā)生了變化導(dǎo)致的。另一方面是由于轉(zhuǎn)子勵(lì)磁引線銅片裸露在外面，機(jī)組在動(dòng)態(tài)下導(dǎo)致銅片與轉(zhuǎn)子外觀產(chǎn)生了閘間短路，當(dāng)機(jī)組加載勵(lì)磁后造成了磁極的不平衡，引起機(jī)組在動(dòng)態(tài)下加載勵(lì)磁后徑向振動(dòng)值超標(biāo)，通過本次對(duì)轉(zhuǎn)子磁極連接引線進(jìn)行包扎及絕緣處理后振動(dòng)情況明顯好轉(zhuǎn)，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及運(yùn)行要求。