金平水電站1#機組上下導振擺逐漸變大的原因分析及處理

張世山

（四川金康電力發展有限公司 626001）

金平水電站1#機組上下導振擺逐漸變大的原因分析及處理

張世山

（四川金康電力發展有限公司 626001）

金平水電站1#機組，上下導軸承由于多方原因，投運初期存在振動擺度逐漸變大的情況，本文主要分析產生的原因，并提出了一些解決方法。經過開機試驗，效果良好，證明這種解決方法是可行的。

水輪發電機組；振動；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、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的第一級水電站，混合式開發，工程規模為中型三等工程。電站裝機2臺，總裝機容量8.1萬kW的水輪發電機組。

2 設備結構及參數

水輪機為立軸混流式，型號為HL（C）-LJ-216。額定水頭428m。水導軸承布置在頂蓋中心體內，采用拋物面瓦的自循環稀油潤滑筒式軸承，軸瓦為拋物面型，巴氏合金瓦襯。

發電機為立軸懸式水輪發電機三相凸極同步發電機，型號SF-J50-10/4170。額定轉速600r/min，飛逸轉速600r/min。推力軸承與上導軸承置于上機架中心體油槽內，下導軸承置于下機架中心體油槽內。推力軸承能承受水輪發電機組所有轉動部件的重量和水輪機軸向水推力所組成的組合荷載，導軸承承受發電機的徑向荷載。推力軸承共布置10塊推力瓦，推力瓦為彈性金屬塑料瓦。上、下導軸瓦分別為8塊鎢金瓦，導軸承采用楔塊調整支承分塊扇形瓦。

3 缺陷問題分析

（1）金平水電站1號機組于2015年5月18日完成72h試運行，正式投產發電。1F水輪發電機組在運行過程中發現各部振動和擺度逐漸變大。對這一現象進行分析：引起水輪發電機組振動擺度增大的因素比較復雜，主要是電磁、機械、水力的綜合作用的結果。影響水輪發電機組振動的因素大致包括機械不平衡、電磁不平衡、水力不平衡。

①機械不平衡：

水輪發電機組的振動，多數是由于轉子的質量不平衡造成的。因為水輪發電機轉子體積大，重量也大，由多個部分組成，加工、組裝工藝每個環節都必須嚴格控制質量，環環相扣，但也很難保證平衡，并且也難以進行靜平衡試驗，為消除轉子質量不平衡所引起的振動，多在現場作動平衡試驗；由于轉子運轉過程中離心力很大，由于轉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；穿心螺桿螺母點焊不到位，螺母松動；磁軛鍵沒打緊或點焊不到位松動；磁極鍵沒打緊或點焊不到位松動；各緊固件緊固不到位或松動。

上、下機架和定子基礎螺栓未打緊或者松動，基礎混凝土澆筑密實度不夠，有裂紋等。

聯軸螺栓在緊固時，緊固力不均勻，或者緊固力不均勻，聯軸螺栓松動。

轉輪出現裂紋或掉塊引起振動和擺度越來越大，由于鑄造工藝不良，產生缺陷或鑄造應力；因電焊工藝不合理，造成焊接應力；因結構設計不合理，引起應力集中；運行中葉片受到水流或振動的脈動力作用，使材料產生疲勞應力。由于以上原因產生了應力，從而使葉片在應力集中的地方產生裂紋，混流式水輪機轉輪通常在葉片與上冠和下環的連接處易產生裂紋或掉塊。

②電磁不平衡：

空氣間隙不均勻：當發電機轉子不圓或有擺度時，造成空氣間隙不均勻，從而產生單邊的不平衡磁拉力，隨著轉子的旋轉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動，引起機組振動。此種振動也是隨勵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葉等流道堵塞，導致進入轉輪的水流軸不對稱，導葉后流速不均勻等，引起振動擺度增大。

2015年6月6日1#水輪發電機組申請停機檢查處理，重新做動平衡試驗。對可能出現的問題一一排查，機組各部位未發現異常情況。經振動擺度數據監測分析后，將下導瓦Rt21、Rt23、Rt24、Rt25、Rt26、Rt27、Rt28瓦隙收0.02mm，Rt22瓦隙收0.03mm后試運轉，各部振動擺度有極大好轉，達到運行要求。

（2）1F水輪發電機組在運行過程中又發現各部振動和擺度逐漸變大。這種現象又一次出現，靠收瓦隙來消除這種缺陷，對水輪發電機組安全、穩定、高效、經濟運行極為不利。經過和施工單位的溝通和了解，對機組各部安裝數據進行分析，對盤車數據進行分析，研究圖紙，分析數據。再一次對盤車數據進行演算。機組尺寸：上導至下導測點距離Lb=4m，上導至水導測點距離Lc=8m，機組額定轉速n=600r/min。根據水輪發電機組廠家《懸吊式水輪發電機組安裝使用維護說明書》，機組軸線的允許擺度值（雙振幅），機組轉速500≤n<750，上、下導軸承處軸頸相對擺度≤0.02mm，水導軸承處軸頸相對擺度≤0.03mm。

①根據計算下導軸頸處凈擺度φba最大值為0.05mm，水導軸頸處凈擺度φca最大值為0.12mm。

②分析相對擺度是否超過允許值：

下導處的相對擺度

φba/Lb=0.05/4=0.0125mm<0.02mm

水導處的相對擺度

φca/Lc=0.12/8=0.015mm<0.03mm

從這個盤車數據看出，機組軸線是達到安裝要求的。然而，施工單位在抱導軸瓦時抱的是偏心瓦。盤車效果挺好抱偏心瓦就沒有必要，并且偏心瓦很難抱好，特別是這種高轉速水輪發電機組。針對1#機組所存在的問題和盤車數據，經過仔細研究，得出一個處理方案，改抱上下導偏心瓦為同心瓦。將機組各導軸承的中心均調到主軸的旋轉中心線上且使各導軸承同心，這樣使主軸在旋轉中不致蹩勁，并有利于約束主軸擺度，減小振動。

具體處理步驟：申請機組停機；落下尾水閘門；抽干尾水管的水，減少水力因素對機組調節精度的影響；退出空氣圍帶；排掉上下水導油盆內的潤滑油打開上、下、水導油盆蓋子；測量上下水導導瓦瓦隙，做好記錄，做為調節參考；在上導處推轉動部件到中心位置，測量下止漏環的間隙，使實測間隙與平均間隙之差不大于±8%；重新均勻抱上下導瓦，下導單邊瓦隙0.20mm，上導單邊瓦隙0.25mm；回裝；注油；試運行。

經過一段時間的運行，振動擺度逐漸變大的情況得到了有效解決。

4 結論

通過這兩次缺陷的處理，1#機上下導組振動擺度運行中逐漸變大的情況得到了良好的改善，上下導振動擺度得到了控制，各部瓦溫油溫正常，滿足機組穩定運行。但上下導軸承用楔子板調整瓦隙的結構，瓦隙依然不夠精確。此類型的機組在以后的設計上能夠得到改善。

TV547.3

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1004-7344（2016）03-0108-01

2016-1-11

張世山（1984-），男，專科,畢業于楊凌職業技術學院，水利機電設備及自動化專業，從事水電站機械設備點檢工作。