西溝電站水輪發電機振動問題解決方案

關永貴，崔新明

（黑河辰能西溝水電有限責任公司，黑龍江黑河 164300）

西溝水電站位于黑河市愛輝區境內，電站總裝機容量36 MW，年均發電量1億kW·h，是我國北部高寒地區投產較早裝機容量最大的電站，在北黑電網中擔任調峰任務。西溝水電站于1991年正式投入生產發電，設備由武漢汽輪發電機廠制造，額定轉速600轉/min，至今已運行20多年。投產以來，西溝電站機組共進行過3次大修，每次都不同程度的解決了存在的缺陷，保證了安全生產和經濟效益的發揮。

1 問題提出與分析

2004年2#機組按規程規定進行大修處理。檢修完回裝后進行空轉試驗時出現較大振動。實際檢測上機架水平振動為0.10 mm，嚴重超出國家規范和標準，導致機組無法正常運行發電。通過查找資料進行初步分析，技術人員認為機組振動可能是來自水力機械振動和動不平衡振動。在現場進行檢測和試驗時，發現機組振動振幅與轉速的平方成正比，因此我們確定是由于轉子的動不平衡而產生的振動。

依據以上的分析，對2#機組進行了轉速試驗，從30%到100%。再從100%降到50%，種種跡象表明機組振動變化不明顯。經過認真的檢查、排查，反復試驗檢測，沒有發現其他的問題，同時也基本上排除了水力不平衡和電磁拉力不均的問題。再一次對2#機組進行轉速測試，發現機組振動是隨著機組轉速升高而加大。相反隨著轉速的降低而減少。振動與機組轉速關系見表1。

表1 振動與機組轉速的關系基本數據表 轉/min

2 解決方案和處理過程

通過試驗結果分析認定2#機組振動是由轉子動不平衡造成的，決定對2#機組轉子試加配重，以解決動不平衡問題。根據現場情況和轉子結構，確定方案為：計算確定配重方位和配重塊重量，加工好配重塊，同時在適當的位置固定好，原則是安全、可靠。第一次加工安裝的配重塊是2.4 kg。加完配重經過機組試驗，表明上機架水平振動為0.04 mm符合標準，但不理想。加上的配重后振動降低效果非常明顯，因此認定加配重的方位是正確的，只不過是重量多少問題。經過測算0.10 mm的振動加2.4 kg抵消了0.06 mm的振動，折算出0.01 mm的的振動應該加配重0.4 kg。經過計算在2.4 kg配重的基礎上又多加了0.8 kg，共計3.2 kg配重。經過機組的試驗測量，2#機組上機架水平振動僅為0.02 mm。效果非常明顯，解決了機組振動的問題，保證了機組的正常運轉和安全高效發電。

水輪發電機組的振動原因很多，有水力不平衡、迷宮環間隙不均、間隙氣蝕等。轉子動不平衡、機組軸線、軸承有缺陷、上導下導不同心、導軸瓦松動、間隙過大、固定止漏環與大軸不同心等。電磁因素磁拉力不均、空氣間隙不均等等很多復雜的原因。但經過實際證明，通過仔細的分析和現場的試驗綜合比較，抓住主要問題，經逐步處理，一步一步排除，然后再試驗看效果，直到消除所有原因和問題，就會得到解決。

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