某抽水蓄能電站1F機組上導擺度大及推力瓦溫高問題的處理

桂中華，樊玉林，常玉紅,張 程

（國網新源控股有限公司技術中心，北京市 100161）

某抽水蓄能電站1F機組上導擺度大及推力瓦溫高問題的處理

桂中華，樊玉林，常玉紅,張 程

（國網新源控股有限公司技術中心，北京市 100161）

某抽水蓄能電站1F機組自2013年5月以來上導擺度和推力瓦溫持續偏高，嚴重影響機組的安全運行。本文對該機組上導擺度過大、推力軸瓦溫度偏高的問題進行了深入的分析，排查故障原因；制定了檢修方案，對機組固定部件中心、機組軸線、推力內擋油圈同心度及垂直度等進行了處理，同時對推力軸承及冷卻油回路進行了詳細的檢查；檢修處理后的運行數據表明機組擺度和推力瓦溫基本正常，機組運行狀態恢復正常。

混流可逆式機組；推力軸承；擺度大；瓦溫偏高；處理

1 概述

某抽水蓄能電站共安裝2臺單機容量為60MW的立軸單級混流可逆式機組，發電機為懸吊式結構，額定轉速為750r/min，主要承擔電網的調峰、填谷作用，機組主要參數見表1。

該電站1F機組于2005年12月投產運行，至今已運行了八年多。分別在2007年和2009年經歷了兩次大修，主要處理機組軸線超標、球閥漏水嚴重、導葉下軸頸密封磨損等問題。2009年1F機組A級檢修時，處理了推力卡環，機組軸線基本達到國家標準0.02mm/m的要求；修后運行之初，機組上導擺度只有0.20mm左右，但經過一段時間機組運行，到2013年11月機組上導擺度已將近0.50mm左右，已嚴重超標。2013年3月17日推力軸承瓦溫突然升高，3月17日～6月15日推力軸承瓦溫出現往復變化，但此后推力軸承瓦仍然保持在72℃左右，最高時達到76℃，成為影響機組安全穩定運行的重要隱患。

表1 電站1F機組主要參數

本文針對該電站1F機組上導擺度大、推力瓦溫高的問題進行了全面的試驗與分析，并提出處理措施，使機組擺度和推力瓦溫恢復正常運行。

2 故障分析及處理

2.1 機組擺度增大的原因分析

(1) 機組軸線不正。

機組軸線的好壞，對整個機組穩定運行會帶來根本性的影響。1F機組2009年3月大修中，通過研磨卡環使機組軸線基本達到了國家標準0.02mm/m的要求。表2為檢修后1F機組擺度巡檢數據，2010年6月3日及2011年4月23日1F機組除水導軸承擺度超標比較嚴重外（國家標準限值0.235mm），上導和下導擺度基本滿足國標要求，說明2009年1F機組大修后機組軸線基本沒有問題。但經過4年多的運行后，機組上導擺度異常增大，到2013年11月機組上導擺度已經達到了0.469mm。

通過分析發現，1F機組上導擺度異常增大的原因與大修中采用的校正機組軸線的方法不合適有關。常規校正軸線的方法應處理推力頭與鏡板的配合面，而不宜采用研磨卡環的方式。但由于1F機組設計為推力頭和軸間緊量配合，現場修磨推力頭底面難度大、無法控制質量和工期，一直采用了研磨卡環的方式校正軸線。研磨卡環校正機組軸線，卡環與鍵槽配合接觸面小，單位壓強較大，同時該電站承擔電網的調峰、填谷作用，機組啟動頻繁，機組長期運行軸線易于發生改變，從而引起機組擺度的增大。

表2 1F機組巡檢記錄 μm

(2) 轉子質量不平衡。

通過1F機組發電工況擺度趨勢分析（見圖1）可知，在2013年4月前機組擺度運行穩定，4～5月之間擺度急劇增大。此后電站在2013年6月26～29日期間對1F機組進行了配重處理。表3和表4分別為此次配重前后1F機組發電工況的擺度數據。通過配重前后的擺度數據對比分析可以看出，配重前機組擺度以一倍頻幅值為主，一倍頻幅值約占95%以上；配重后上導和下導Y方向擺度一倍頻幅值均下降了50%左右，說明發電機轉子存在一定的質量不平衡問題。同時配重對上導和下導X方向擺度的改善效果不明顯，說明擺度大的問題不單單是質量不平衡引起的，可能還存在別的外力作用。

圖1 機組大軸擺度趨勢圖

表3 機組配重前發電工況擺度數據（2013年6月) μm

表4 機組配重后發電工況擺度數據(2013年6月) μm

（3）機組轉動部件與固定部件碰磨。

該電站1F機組2009年大修盤車時，曾發現過大軸與推力軸承內擋油圈外側剮蹭現象。雖然2009年對剮蹭進行了處理，但運行時間較長，大軸與推力軸承內擋油圈外側可能會再次剮蹭。大軸與推力軸承內擋油圈外側發生剮蹭，剮蹭對大軸的作用力可致使機組旋轉中心偏移，出現機組軸線不正問題而引起機組振擺增大。

2.2 推力軸承瓦溫升高原因分析

電站運行數據（見圖2）表明2013年3月17日推力軸承瓦溫突然升高，在3月17日～6月15日推力軸承瓦溫出現往復波動后，穩定在一個比較高的溫度上。之后，針對推力軸承瓦溫升高，電站對冷卻水管路等進行了檢查，未發現問題。同時通過1F機組和2F機組回油管觀察孔對比觀察，發現1F機組回油管觀察孔中的油為半管，且有大量氣泡；而2F機組回油管觀察孔中的油為滿管，且透明。為了應對推力軸承瓦溫升高問題，電站啟動備用油冷卻系統，推力瓦溫仍有上升趨勢。4月中旬，電站啟動一套油冷卻系統，同時外加一臺油泵直接從推力油槽取油，經推力冷卻器冷卻，進入推力油槽進油管，輸送到推力油槽，采用此方法推力瓦溫得到了控制，推力瓦溫穩定在72℃左右。

圖2為1F機組2013年推力軸承溫度參數運行情況。根據推力瓦溫變化情況將圖2劃分三個區，分別是正常區、突變區、平穩區。正常區是3月14日之前的推力瓦溫。突變區是3月17日～6月15日，這段時間推力瓦溫起伏波動。平穩區是6月15日～11月9日，推力瓦溫變化比較小。在這三個區里相應的推力油槽溫度、進油溫度、出口水溫變化見表5。

圖2 推力軸承運行溫度變化趨勢圖

表5 推力油槽溫度變化

通過圖2和表5分析看出，推力瓦溫與油槽油溫趨勢基本一致。在正常區、平穩區進油溫度和出口水溫對油槽溫度影響較大，但在突變區進油溫度和出口水溫對油槽溫度影響較小，說明推力油槽冷卻系統冷卻油量較少，對油槽溫度產生的影響不大。結合1F機組以往檢修存在的問題，分析冷卻油量較少的原因可能為：①匯流環與鏡板之間配合間隙變大，一部分熱油將通過縫隙流入推力油槽，致使冷卻油量減小，引起瓦溫升高。②機組旋轉中心與推力內擋油圈同心度存在較大偏差，引起推力油槽油位波動，使得回油管觀察孔中的油為半管，且有大量氣泡。

2.3 處理措施

通過以上對機組擺度大、推力瓦溫高的原因分析，建議在機組檢修過程中做如下處理：

（1）測量轉子及定子圓度，消除磁拉力不平衡的影響。

（2）測量機組固定部件中心，校核固定部件中心是否滿足要求。

（3）檢查推力內擋油圈同心度及垂直度，視現場檢查情況，確定是否補焊推力內擋油圈外環。

（4）通過上機架腿底部加墊調整上機架水平，并調整鏡板水平。

（5）按圖紙要求重新加工并安裝新卡環，盤車時除對導軸承位置設置百分表外，還應在各法蘭面設置百分表，監測整個軸系旋轉情況。

（6）機組軸線調整（包括大軸法蘭處理），通過修磨推力頭下平面調整機組軸線。

（7）修后開展相關試驗。

針對推力瓦溫升高的問題，在檢修過程中還應做如下檢查：

（1）檢查集油環與鏡板的間隙，檢查集油環是否存在磨損。

（2）抽出推力瓦對瓦面進行檢查。

（3）對推力油循環系統管路進行分解檢查。

3 機組處理的效果

通過調整上機架中心，使得機組固定部件中心基本在國家標準要求（機組中心偏差小于1mm），機組旋轉中心與推力擋油圈中心基本一致。推力軸承油冷卻回油管基本沒有氣泡，推力軸承油冷卻系統得到了改善。1F機組進入2014年6月以來，無論是發電工況，還是抽水工況，推力軸承瓦溫均在正常溫度運行（70℃報警值以下）(見圖3)。

圖3 處理后1F機組推力瓦溫度趨勢

通過修刮推力頭底平面調整機組軸線，大軸傾斜值為0.0055mm/m，低于國家標準0.02 mm/m要求。從機組修后運行情況來看，無論是發電工況還是抽水工況，上導擺度較下導擺度和水導擺度都大。發電工況空載上導擺度為0.10mm左右，上機架水平振動為0.08 mm左右；發電工況滿負荷上導擺度為0.21mm左右，上機架水平振動仍為0.08 mm左右，抽水工況0.32mm左右，略超出國家標準(0.25mm)，上機架水平振動為0.19 mm左右。

4 結論與建議

(1) 對某電站1F機組上導擺度大和推力瓦溫升高的原因進行分析，并提出具體措施，通過檢修處理使機組恢復了正常運行。

(2) 建議下一步在推力軸承冷卻油系統進、出油管路上安裝壓力表和流量計，加強油壓和流量變化的監測。

(3) 本次機組擺度大、推力瓦溫升高問題的分析及處理，可為發生相似問題的電站現場處理提供有用的借鑒。

[1] 龔在禮，羅成. 鏡板泵外循環推力軸承冷卻系統故障的診斷及處理［J］. 四川水力發電，2011，30（6）.

[2] 何定全. 洛古水電站2號機組擺度超標處理［J］. 四川水力發電，2011，30(4).

[3] 裴大雄，趙正洪.高壩洲水電站3號機組振動分析及處理. 水力發電，2002，(3).

[4] 宮玉龍. 拉西瓦2F、5F 機組推力軸承問題分析及處理.防爆電機［J］.2012，47(2).

[5] 王以軍，王小建，劉云鵬. 沙河抽水蓄能電站2號機上導擺度超標的分析與處理［J］. 水力發電，2007，33（9）.

[6] 韋韋. 水輪發電機組軸承瓦溫高的原因分析及處理［J］.廣西水利水電，2010，(6).

[7] 袁東東. 軸承運行情況判斷及故障分析處理［J］. 應用能源技術，2011，(2).

桂中華（1976—），男，博士，高級工程師，主要研究方向：水電設備故障診斷與狀態評價。E-mail: zhonghua-gui@sgxy.sgcc.com.cn

樊玉林（1972—），男，本科，高級工程師，副總經理，主要研究方向：水電廠自動化。E-mail: yulin-fan@sgxy.sgcc.com.cn

常玉紅（1972—），男，本科，高級工程師，總工程師，主要研究方向：水電站技術管理。E-mail: yuhongchang@sgxy.sgcc.com.cn

張 程（1986—）男，碩士，工程師，主要研究方向：水電站技術管理。E-mail: cheng-zhang@sgxy.sgcc.com.cn

Treatment of the Over-throw of Upper Guide and Abnormal Temperature Rise of Bearing Bush of 1F Unit of Pumped-storage Power Station

GUI Zhonghua, FAN Yulin, CHANG Yuhong, Zhang Cheng
(Technology center State Grid Xinyuan Company LTD., Beijing,100161, China)

Since May 2013, the upper guide swing and the temperature of thrust bearing bush of 1F unit of pumped-storage power station have been too high, so it is dangerous for safe operation of the pumped-storage generating unit. The fault of the over-throw of upper guide swing and the abnormal temperature rise of thrust bearing bush of 1F unit of pumped-storage power station were analyzed in this paper, then the suggestion of the fault is introduced. The fi xed parts center of unit, unit axis,concentricity and verticality of thrust inner oil blocking ring were treated in the unit maintenance, and the thrust bearing and oil cooling loop were inspected detailed. After the unit was repaired,the operation data show that the upper bearing swing and the temperature of thrust bearing bush is normal.

pumped storage generating unit; thrust bearing;over-throw of upper guide; abnormal temperature rise of thrust bearing bush; solution

國家電網公司科技項目資助。