江埡水電站水力發電機組振動區分析

梁 浩

（湖南澧水流域水利水電開發有限責任公司 長沙市 410014）

1 電站概況

江埡水庫位于湖南張家界市慈利縣境內的澧水一級支流溇水中游，下距慈利縣城57 km，是澧水流域興建的第一個防洪骨干工程。 水庫以防洪為主，兼有發電、灌溉、供水、航運、旅游等綜合利用。 電站裝有3 臺100 MW 的混流式水輪發電機組，設計水頭80 m，最大水頭為109.5 m，年發電量7.56 億kW·h。1999年5月、6月、12月電站1#、2#、3#機組相繼投產發電，2003年1月水庫通過國家竣工驗收。 作為湖南電網湘西北的主要電源點，電站主要起到調頻、調峰和事故備用的作用。

2 機組技術參數及運行狀況

2.1 技術參數（表1）

表1 技術參數

2.2 依據國家和行業相關規程規范以及廠家設計標準，機組各測點允許值見表2。

表2 機組各測點允許值

2.3 機組運行狀況

江埡水電站自1999年12月份機組全部投產發電以來，機組在湖南省電網中主要承擔調峰調頻任務，長時間處于低負荷運行，機組運行狀況不佳。 特別是自2003年3月份以來，由于機組AGC 調節性能相對良好，因此AGC 長期投入運行，負荷調節相當頻繁，更是嚴重影響到機組穩定運行。

具體表現為：水輪機轉輪葉片多處出現裂紋，上冠及下環出現嚴重蜂窩狀汽蝕孔，轉輪配重部位蓋板磨損；振動擺度異常(振動最劇烈時，上導擺度在0.4 mm 以上，下導擺度在0.9 mm 以上，上機架水平振動在0.17 mm 以上)；上機架千斤頂的地腳螺栓開始出現斷裂現象；導軸承抗磨塊出現了凹槽；尾水管肘管與混凝土結合處部分鋼板剝落。

雖然AGC 在投入運行時，電站已經考慮了設立禁止運行區，以避開機組在小開度、低負荷工況下運行，但此區間設置只是根據機組在線檢測系統運行情況和多年運行經驗進行的理論推斷，并未進行專門的試驗作為參考，因此并不能準確和完全反應機組振動區間范圍。

3 試驗分析

為掌握江埡機組在不同水頭下的運行穩定性及振動變化趨勢，準確找出振動區，指導機組安全穩定運行，我們對江埡水電站3＃機組進行了（71～107）m之間7個水頭下的穩定性試驗。

3.1 試驗結果

我們對機組振動擺度和蝸殼、尾水管水壓脈動情況的試驗結果進行了歸納匯總：

（1）71 m 水頭下，機組負荷在空載時上導、下導擺度和頂蓋垂直振動均超標，在（0～8）MW 負荷區間下導擺度和頂蓋垂直振動均超標，在（0～56）MW負荷區間下導擺度超標。 尾水管水壓脈動比雖未超過允許值，但在16 MW 時達到10.47，56 MW 時達到9.38，略微偏大。

（2）75 m 水頭下，機組下導擺度在全負荷范圍內都超標，在（0～60）MW 區間上導擺度超標。

（3）83 m 水頭下，機組負荷在（0～60）MW 區間下導擺度超標。

（4）87 m 水頭下，機組負荷在空載時上導、下導擺度和頂蓋振動均超標，在（0～11）MW 負荷區間頂蓋水平振動超標，在（0～70.2）MW 負荷區間下導擺度超標。

（5）91 m和107 m 水頭下，機組上導和下導擺度在全負荷范圍內都超標。

（6）97 m 水頭下，機組下導擺度在全負荷范圍內都超標，在（0～80）MW 區間上導擺度超標。尾水管水壓脈動在30 MW 時達到10.44。

3.2 數據分析

根據江埡水電站3#機組各水頭下的穩定性試驗測試結果數據，我們可以看出，在中低部分負荷下，該機組上、下導擺度嚴重超標，且尾水管水壓脈動偏大并有超標現象，下導擺度隨水頭的增加有加劇趨勢。 根據規程允許范圍和機組運行實際情況，將機組多個部位出現超標的負荷區劃分為振動區。 機組各水頭下的“振動區”和“穩定運行區”劃分結果如附圖。

附圖 機組各水頭下的 “振動區”和“穩定運行區”劃分結果

4 機組運行建議

鑒于江埡水電站其他兩臺機組與3#機型號相同、運行條件和方式相同，為確保機組安全穩定運行，建議在湖南電網調度許可的情況下，根據3#機穩定性試驗結論，在機組運行時，根據不同的水頭，對全廠和單機AGC 中設置的振動區參數進行相應調整，優化機組運行方式，使機組多在穩定高效區運行，盡可能避開振動區域，減小機組的振動擺度，避免在超標工況下運行對機組各部件造成損壞。

同時，在日常運行中充分利用機組在線監測系統，嚴密觀察機組振動擺度變化趨勢，如有異常增大，應立即停機檢修。