金平水電站1#機(jī)組上下導(dǎo)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(jī)組上下導(dǎo)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(jī)組，上下導(dǎo)軸承由于多方原因，投運(yùn)初期存在振動(dòng)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(jī)試驗(yàn)，效果良好，證明這種解決方法是可行的。

水輪發(fā)電機(jī)組；振動(dòng)；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(jī)2臺，總裝機(jī)容量8.1萬kW的水輪發(fā)電機(jī)組。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)及參數(shù)

水輪機(jī)為立軸混流式，型號為HL（C）-LJ-216。額定水頭428m。水導(dǎo)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(jī)為立軸懸式水輪發(fā)電機(jī)三相凸極同步發(fā)電機(jī)，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(dǎo)軸承置于上機(jī)架中心體油槽內(nèi)，下導(dǎo)軸承置于下機(jī)架中心體油槽內(nèi)。推力軸承能承受水輪發(fā)電機(jī)組所有轉(zhuǎn)動(dòng)部件的重量和水輪機(jī)軸向水推力所組成的組合荷載，導(dǎo)軸承承受發(fā)電機(jī)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(dǎo)軸瓦分別為8塊鎢金瓦，導(dǎo)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(jī)組于2015年5月18日完成72h試運(yùn)行，正式投產(chǎn)發(fā)電。1F水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)各部振動(dòng)和擺度逐漸變大。對這一現(xiàn)象進(jìn)行分析：引起水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)擺度增大的因素比較復(fù)雜，主要是電磁、機(jī)械、水力的綜合作用的結(jié)果。影響水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的因素大致包括機(jī)械不平衡、電磁不平衡、水力不平衡。

①機(jī)械不平衡：

水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)，多數(shù)是由于轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡造成的。因?yàn)樗啺l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子體積大，重量也大，由多個(gè)部分組成，加工、組裝工藝每個(gè)環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)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(jìn)行靜平衡試驗(yàn)，為消除轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡所引起的振動(dòng)，多在現(xiàn)場作動(dòng)平衡試驗(yàn)；由于轉(zhuǎn)子運(yùn)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(dòng)；穿心螺桿螺母點(diǎn)焊不到位，螺母松動(dòng)；磁軛鍵沒打緊或點(diǎn)焊不到位松動(dòng)；磁極鍵沒打緊或點(diǎn)焊不到位松動(dòng)；各緊固件緊固不到位或松動(dòng)。

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

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

轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)裂紋或掉塊引起振動(dòng)和擺度越來越大，由于鑄造工藝不良，產(chǎn)生缺陷或鑄造應(yīng)力；因電焊工藝不合理，造成焊接應(yīng)力；因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，引起應(yīng)力集中；運(yùn)行中葉片受到水流或振動(dòng)的脈動(dòng)力作用，使材料產(chǎn)生疲勞應(yīng)力。由于以上原因產(chǎn)生了應(yīng)力，從而使葉片在應(yīng)力集中的地方產(chǎn)生裂紋，混流式水輪機(jī)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(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不圓或有擺度時(shí)，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(yùn)動(dòng)，引起機(jī)組振動(dòng)。此種振動(dòng)也是隨勵(lì)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(dǎo)葉等流道堵塞，導(dǎo)致進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的水流軸不對稱，導(dǎo)葉后流速不均勻等，引起振動(dòng)擺度增大。

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

（2）1F水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中又發(fā)現(xiàn)各部振動(dòng)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(jī)組安全、穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行極為不利。經(jīng)過和施工單位的溝通和了解，對機(jī)組各部安裝數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對盤車數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究圖紙，分析數(shù)據(jù)。再一次對盤車數(shù)據(jù)進(jìn)行演算。機(jī)組尺寸：上導(dǎo)至下導(dǎo)測點(diǎn)距離Lb=4m，上導(dǎo)至水導(dǎo)測點(diǎn)距離Lc=8m，機(jī)組額定轉(zhuǎn)速n=600r/min。根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)組廠家《懸吊式水輪發(fā)電機(jī)組安裝使用維護(hù)說明書》，機(jī)組軸線的允許擺度值（雙振幅），機(jī)組轉(zhuǎn)速500≤n<750，上、下導(dǎo)軸承處軸頸相對擺度≤0.02mm，水導(dǎo)軸承處軸頸相對擺度≤0.03mm。

①根據(jù)計(jì)算下導(dǎo)軸頸處凈擺度φba最大值為0.05mm，水導(dǎo)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(dǎo)處的相對擺度

φba/Lb=0.05/4=0.0125mm<0.02mm

水導(dǎo)處的相對擺度

φca/Lc=0.12/8=0.015mm<0.03mm

從這個(gè)盤車數(shù)據(jù)看出，機(jī)組軸線是達(dá)到安裝要求的。然而，施工單位在抱導(dǎo)軸瓦時(shí)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(jī)組。針對1#機(jī)組所存在的問題和盤車數(shù)據(jù)，經(jīng)過仔細(xì)研究，得出一個(gè)處理方案，改抱上下導(dǎo)偏心瓦為同心瓦。將機(jī)組各導(dǎo)軸承的中心均調(diào)到主軸的旋轉(zhuǎn)中心線上且使各導(dǎo)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(dòng)。

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

經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，振動(dòng)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(jī)上下導(dǎo)組振動(dòng)擺度運(yùn)行中逐漸變大的情況得到了良好的改善，上下導(dǎo)振動(dòng)擺度得到了控制，各部瓦溫油溫正常，滿足機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。但上下導(dǎo)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(jī)組在以后的設(shè)計(jì)上能夠得到改善。

TV547.3

A

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(xué)院，水利機(jī)電設(shè)備及自動(dòng)化專業(yè)，從事水電站機(jī)械設(shè)備點(diǎn)檢工作。