龍灘電站3號機組水導擺度偏大處理新方法

徐 剛

（龍灘水電廠，廣西 天峨 547300）

龍灘電站3號機組水導擺度偏大處理新方法

徐 剛

（龍灘水電廠，廣西 天峨 547300）

龍灘電站3號機組運行3年多來，水導軸承擺度呈逐漸上升趨勢，最大達0.5mm。利用機組C修機會，對機組的軸線進行了檢查，根據實測的水導瓦間隙，推導出了非標準圓的最佳中心，找到了水導軸承處軸心的最佳位置，按此軸位重新分配了水導瓦間隙，經過開機試驗，效果良好，證明新方法是可行的。

龍灘水電站；水導；間隙；調整

0 前言

龍灘水電站是紅水河上一個具有防洪、發電、航運等作用的特大型水電工程，其壩址位于廣西天峨縣境內，距天峨縣城15km。地下廠房內共裝設9臺單機容量為700MW的水輪發電機組（前期7臺，后期2臺），是目前國內在建電站中總裝機容量僅次于長江三峽的第二大水電站，機組在系統中擔任調峰、調頻和事故備用任務。

1 設備結構及參數

發電機為立軸半傘式三相凸極同步發電機，型號為SF700-56/16090。額定轉速107.1r/min，飛逸轉速214r/min。

發電機推力軸承布置在下機架中心體上部，共有18塊推力瓦。推力瓦由薄瓦和厚瓦組成。設計推力負荷為3600t。

推力軸承采用外加泵外循環潤滑冷卻，設高壓油頂起系統。

上導及下導軸承導軸承為稀油潤滑、同心型分塊瓦自潤滑軸承。冷卻方式為內循環。軸承瓦的支撐為平鍵支撐結構，導瓦與軸領的間隙通過測量并配加工鍵的厚度來保證的。上導軸承布置在上機架中心體內，安裝16塊巴氏合金瓦，下導軸承布置在下機架中心體內，安裝12塊巴氏合金瓦。

水輪機為立軸混流式，型號為HLS 152-LJ-790。水輪機型號為HLS152-LJ-790。最大出力為790MW，額定流量為554.52m3/s。

水導軸承采用稀油潤滑、非同心分塊瓦自潤滑軸承。軸承瓦的支撐通過其背后的墊塊將徑向力直接傳遞到頂蓋的支持環板上，并通過楔子板調整軸瓦間隙。軸承的冷卻方式為外加泵外循環結構。機組啟動時，從冷卻器供來的油通過軸瓦上部的環管將油均勻的噴淋在軸瓦之間和軸領上，通過軸領的轉動將油帶入軸瓦表面。

水導軸承布置在頂蓋中心體內，安裝24塊巴氏合金瓦。

2 問題的提出

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龍灘電站3號機組于2007年10月31日投產發電，距2010年12月停機檢修，已運行3年零2個月。機組運行中發現，水導擺度隨著運行時間的延長，逐漸呈增大的趨勢，65MW負荷以上時達到0.5mm。2010年12月6日至2010年12月25日，電廠利用該機組C修機會，對機組各部軸承進行了全面檢查，發現上導、下導、水導軸承的間隙均有擴大的趨勢。原設計的上導、下導設計總間隙均為0.6mm，水導設計總間隙為0.8mm，檢查發現以上三部導軸承的總間隙分別為 0.52～1.15mm （表 1）、0.58～0.81mm（表 2）和 0.82～1.20mm（表 3）。三部導軸承的總間隙呈橢圓分布。

表2下導瓦修前實測間隙瓦編號 間隙值/mm 瓦編號 間隙值/mm總間隙/mm 10.0570.650.7020.1380.450.5830.3290.280.6040.57100.080.6550.75110.060.8160.67120.020.69

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從以上機組修前數據可以看出，機組運行3年多以后，各部軸瓦間隙變化較大，大多超過了設計值。

修前上下部迷宮環間隙，見圖1所示。

修前發電機空氣間隙，見圖2所示。各部間隙偏差超過國標規定。

3 原因分析

圖2 發電機空氣間隙

從以上數據可以看出，3號機組經過3年多的運行后，各部導軸承的總間隙均變大了，間隙的變大導致機組運行中不能有效地控制機組擺度。機組初期投產運行時，在各種工況下，上導擺度為0.07～0.08mm，下導擺度為0.05～0.08mm，水導擺度為0.20～0.25mm。3年后，機組上下導擺度變化不大，而水導擺度變為0.48～0.50mm，分析問題產生的原因，大致有以下幾個方面：

3.1 水導瓦間隙二次分配出現問題

機組試運行初期，由于水導瓦與軸領均為新設備，運行時要逐漸進行磨合，因此初期運行時，水導瓦的瓦溫差超過15℃，為了降低瓦間的溫差，安裝單位對導瓦的間隙進行了局部調整，調整原則是，對于溫度比較高的軸瓦，間隙放大，溫度比較低的軸瓦，間隙縮小，這種將瓦間隙放大和縮小的方法，完全是抱著試試看的態度來做的。這種做法，雖然暫時解決了瓦溫差過大的問題，但卻帶來了新問題，其一是軸瓦的總間隙呈梅花瓣狀，瓦面與軸領的接觸很不均勻，軸承分解發現，很多瓦面沒有接觸點。因此導致機組運行后，瓦面磨損程度差異較大；其二是改變了原來軸瓦瓦面的幾何中心，可能造成三部導軸承不同心，主軸旋轉時產生憋勁，造成水導的擺度增大；其三是軸瓦間隙的不均勻放大，直接導致水導擺度的變大。

3.2 機組軸線壽命變短，造成擺度增大

機組運行3年后，由于水電機組啟停頻繁，工況多變，水輪機不可能始終運行在最優工況下，加上外力不平衡因素的影響，機組的軸線可能發生惡化，超過國標允許值，引起機組各部擺度的變大。

3.3 水力不平衡影響

隨著負荷的不斷增加，水導軸承的擺度逐漸變大，在負荷為650MW以上時，水導擺度達到0.5mm。由于水導瓦二次分配帶來的問題，引起水導擺度逐漸變大，反過來又造成水輪機迷宮環間隙的惡化，迷宮環空腔內不平衡水壓力差變大，間隙大處的徑向推力變大，間隙小處的徑向推力變小，轉輪運行中始終向間隙小處偏擺，結果導致水導擺度進一步增大，這個過程是一個逐漸放大的過程，最終可能引發水輪機的自激振動。

4 處理方法

針對以上原因分析，我們在2010年12月6日至2010年12月25日的機組C修期間，制定如下解決方案：

4.1 盤車測量軸線是否合格

為了驗證機組運行多年，軸線是否發生了變化，我們對機組進行了盤車。采用人工盤車的方法。盤車前，先啟動高壓油頂起油泵，事先用10t導鏈將轉子拉動后，再用人力推動轉子盤車。盤車擺度的計算采取多點任意角新工藝，該工藝方法克服了8點等角盤車時，轉動到某兩個軸號之間的精確角度不清楚和手工畫曲線因人而異，規律性差，曲線失真，計算真實擺度向量的誤差較大的缺點。經過盤車實際測量，水導最大擺度為0.16mm，與2007年機組安裝記錄對照，軸線沒有發生變化。

4.2 軸線調整

采用主軸位移的方法，將機組的旋轉中心線盡可能調整到機組的中心線上，保證水輪機迷宮環間隙、發電機空氣間隙均勻。

4.3 水導瓦間隙調整新方法

依據C修后的機組盤車數據，最合理的辦法是重新計算和分配上導、下導及水導瓦的間隙。由于機組的上導、下導瓦間隙的調整是靠修磨瓦后的平鍵，要求精度很高，現場處理無法保證處理質量，且工期較長。水導瓦的間隙調整是靠修磨固定楔子板的套管高度來保證，處理起來質量容易保證。迫于工期的壓力，本次調整采用了只調整水導瓦間隙的新方法，沒有對上導和下導瓦的間隙進行調整。該方法在水電機組導軸承間隙調整中尚屬首例，具體做法是：

4.3.1 水導瓦總間隙的確定

在保證三部導軸承瓦同心的基礎上，對已經增大的水導瓦間隙，參照設計間隙和運行經驗，做適當縮小處理。經研究，水導瓦實際總間隙確定為1.00mm。

4.3.2 推導非標準圓形部件的最佳中心

根據24塊水導瓦的實測間隙，采用最小二乘原理，我們推導出水導處主軸針對非標準圓形水導瓦面的最佳中心坐標為：

瓦編號 瓦計算間隙/mm 瓦編號 瓦計算間隙/mm 10.32130.6820.34140.6630.38150.6240.42160.5850.47170.5360.53180.4770.58190.4280.62200.3890.66210.34100.68220.32110.70230.30120.70240.30

5 處理效果驗證

經過以上工藝處理后，機組于2010年12月23日開機試驗，瓦溫穩定后，測量了各部的擺度和瓦溫。上導X、Y方向的擺度較修前有明顯改善，在負荷為690MW左右情況下，修前X方向為0.11mm左右，Y方向為0.17mm左右，擺度圓呈橢圓形；修后X方向為0.07mm左右，Y方向為0.09mm左右，擺度值下降，擺度圓改善。下導擺度為0.05～0.07mm，與機組修前比較變化不大。水導擺度為0.26mm，與修前0.50mm相比，下降了0.24mm，下降比較顯著。

修前上導16塊瓦的溫度為41～49℃，修后上導16塊瓦的溫度為38.9～48.1℃；

修前下導12塊瓦的溫度為36～46℃，修后下導12塊瓦的溫度為35～43℃；

修前水導24塊瓦的溫度為36.3～41.9℃，修后水導24塊瓦的溫度為35.1～39.5℃。

6 結束語

從機組修前、修后實測數據可以明顯看出，上導、下導、水導瓦的溫度及瓦間的溫差都有所降低，尤其是水導擺度，下降趨勢非常明顯，與修前比較，最大值下降0.24mm。證明我們用擬合水導處軸心的計算方法以及單方面調整水導瓦間隙的新方法，沒有造成三部導軸承的不同心和瓦面的受力不均勻，相反，各部導軸承瓦的受力情況得到了不同程度的好轉和改善，水導擺度得到明顯降低，達到了處理目的。

實踐證明，以上方法理論上是嚴謹的，處理工藝是可行的，可以在工期比較緊迫的情況下，使用本文介紹的方法進行處理，因此值得在其他同類型機組上推廣和應用。

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1672-5387（2011）02-0056-04

2011-01-05

徐剛（1964-），男，高級工程師，從事水電站機電設備安裝、檢修與運行技術管理方面的研究。