西溝電站水輪發(fā)電機(jī)振動(dòng)問(wèn)題解決方案

關(guān)永貴，崔新明

（黑河辰能西溝水電有限責(zé)任公司，黑龍江黑河 164300）

西溝水電站位于黑河市愛(ài)輝區(qū)境內(nèi)，電站總裝機(jī)容量36 MW，年均發(fā)電量1億kW·h，是我國(guó)北部高寒地區(qū)投產(chǎn)較早裝機(jī)容量最大的電站，在北黑電網(wǎng)中擔(dān)任調(diào)峰任務(wù)。西溝水電站于1991年正式投入生產(chǎn)發(fā)電，設(shè)備由武漢汽輪發(fā)電機(jī)廠制造，額定轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/min，至今已運(yùn)行20多年。投產(chǎn)以來(lái)，西溝電站機(jī)組共進(jìn)行過(guò)3次大修，每次都不同程度的解決了存在的缺陷，保證了安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。

1 問(wèn)題提出與分析

2004年2#機(jī)組按規(guī)程規(guī)定進(jìn)行大修處理。檢修完回裝后進(jìn)行空轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)較大振動(dòng)。實(shí)際檢測(cè)上機(jī)架水平振動(dòng)為0.10 mm，嚴(yán)重超出國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致機(jī)組無(wú)法正常運(yùn)行發(fā)電。通過(guò)查找資料進(jìn)行初步分析，技術(shù)人員認(rèn)為機(jī)組振動(dòng)可能是來(lái)自水力機(jī)械振動(dòng)和動(dòng)不平衡振動(dòng)。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)和試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)機(jī)組振動(dòng)振幅與轉(zhuǎn)速的平方成正比，因此我們確定是由于轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡而產(chǎn)生的振動(dòng)。

依據(jù)以上的分析，對(duì)2#機(jī)組進(jìn)行了轉(zhuǎn)速試驗(yàn)，從30%到100%。再?gòu)?00%降到50%，種種跡象表明機(jī)組振動(dòng)變化不明顯。經(jīng)過(guò)認(rèn)真的檢查、排查，反復(fù)試驗(yàn)檢測(cè)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他的問(wèn)題，同時(shí)也基本上排除了水力不平衡和電磁拉力不均的問(wèn)題。再一次對(duì)2#機(jī)組進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)試，發(fā)現(xiàn)機(jī)組振動(dòng)是隨著機(jī)組轉(zhuǎn)速升高而加大。相反隨著轉(zhuǎn)速的降低而減少。振動(dòng)與機(jī)組轉(zhuǎn)速關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 振動(dòng)與機(jī)組轉(zhuǎn)速的關(guān)系基本數(shù)據(jù)表 轉(zhuǎn)/min

2 解決方案和處理過(guò)程

通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果分析認(rèn)定2#機(jī)組振動(dòng)是由轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡造成的，決定對(duì)2#機(jī)組轉(zhuǎn)子試加配重，以解決動(dòng)不平衡問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，確定方案為：計(jì)算確定配重方位和配重塊重量，加工好配重塊，同時(shí)在適當(dāng)?shù)奈恢霉潭ê?，原則是安全、可靠。第一次加工安裝的配重塊是2.4 kg。加完配重經(jīng)過(guò)機(jī)組試驗(yàn)，表明上機(jī)架水平振動(dòng)為0.04 mm符合標(biāo)準(zhǔn)，但不理想。加上的配重后振動(dòng)降低效果非常明顯，因此認(rèn)定加配重的方位是正確的，只不過(guò)是重量多少問(wèn)題。經(jīng)過(guò)測(cè)算0.10 mm的振動(dòng)加2.4 kg抵消了0.06 mm的振動(dòng)，折算出0.01 mm的的振動(dòng)應(yīng)該加配重0.4 kg。經(jīng)過(guò)計(jì)算在2.4 kg配重的基礎(chǔ)上又多加了0.8 kg，共計(jì)3.2 kg配重。經(jīng)過(guò)機(jī)組的試驗(yàn)測(cè)量，2#機(jī)組上機(jī)架水平振動(dòng)僅為0.02 mm。效果非常明顯，解決了機(jī)組振動(dòng)的問(wèn)題，保證了機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和安全高效發(fā)電。

水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)原因很多，有水力不平衡、迷宮環(huán)間隙不均、間隙氣蝕等。轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡、機(jī)組軸線、軸承有缺陷、上導(dǎo)下導(dǎo)不同心、導(dǎo)軸瓦松動(dòng)、間隙過(guò)大、固定止漏環(huán)與大軸不同心等。電磁因素磁拉力不均、空氣間隙不均等等很多復(fù)雜的原因。但經(jīng)過(guò)實(shí)際證明，通過(guò)仔細(xì)的分析和現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)綜合比較，抓住主要問(wèn)題，經(jīng)逐步處理，一步一步排除，然后再試驗(yàn)看效果，直到消除所有原因和問(wèn)題，就會(huì)得到解決。

轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡在測(cè)試時(shí)特別是振幅與轉(zhuǎn)速的平方成正比并不是很明顯。但實(shí)際證明只要有振幅隨著轉(zhuǎn)速升高而加大，相反振幅隨著轉(zhuǎn)速降低而減小的現(xiàn)象，基本上就可以確定是轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡造成的機(jī)組振動(dòng)。所以對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子做動(dòng)不平衡試驗(yàn)是非常重要的，尤其是高轉(zhuǎn)速機(jī)組就更為重要。另外在給轉(zhuǎn)子試加配重時(shí)，一般都用3次試加配重的方法。實(shí)踐證明也可經(jīng)過(guò)2次或者1次配重就可成功。關(guān)鍵是方位的確定和配重重量的計(jì)算。最主要取決于第一次。通過(guò)第一次配重試驗(yàn)可以測(cè)算出方位和配重重量。但必須注意在第一次加配重時(shí)為了避免發(fā)生劇烈振動(dòng)不宜加的太重。一般根據(jù)額定轉(zhuǎn)速和配重塊產(chǎn)生的離心力、振動(dòng)大小而定。盡可能采用保守做法才能取得可靠、理想的效果。