蒲石河抽水蓄能電站1號機(jī)組振擺狀態(tài)分析

陶迎新，董興順，張子龍，張 超

遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司

蒲石河抽水蓄能電站1號機(jī)組振擺狀態(tài)分析

陶迎新，董興順，張子龍，張 超

遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司

遼寧蒲石河抽水蓄能電站1號機(jī)組為哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)制造，全面掌握機(jī)組振擺情況，驗(yàn)證是否滿足國標(biāo)要求，并為機(jī)組檢修提供參考，以便檢修時調(diào)整軸線或瓦間隙。

機(jī)組；振擺；脈動；分析

1 概述

遼寧蒲石河抽水蓄能電站位于遼寧省丹東市寬甸滿族自治縣境內(nèi)，安裝4臺單機(jī)額定容量為334MVA（發(fā)電工況）的單級混流可逆式水泵水輪機(jī)-發(fā)電電動機(jī)組，發(fā)電電動機(jī)為立軸半傘式可逆同步電機(jī)，水泵水輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速333.3rpm，額定水頭308m，轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)9個。其主要任務(wù)是為系統(tǒng)承擔(dān)調(diào)峰、填谷和提供事故備用，同時擔(dān)任系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)相等任務(wù)，以緩解系統(tǒng)嚴(yán)重的調(diào)峰矛盾，提高系統(tǒng)供電質(zhì)量，為電網(wǎng)安全運(yùn)行提供保證。

圖1 1號機(jī)組發(fā)電300MW工況上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)擺度趨勢

圖2 1號機(jī)組抽水-300MW工況上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)擺度趨勢

2 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

區(qū)域A：振動數(shù)值在此范圍內(nèi)的設(shè)備可認(rèn)為是良好的并可不加限制地運(yùn)行，新機(jī)一般在區(qū)域A內(nèi)進(jìn)行考核；

區(qū)域B：振動數(shù)值在此范圍內(nèi)的設(shè)備可以接受長期運(yùn)行；

區(qū)域C：振動數(shù)值落入此范圍內(nèi)，提請注意安排維修。一般，該機(jī)器還可以運(yùn)行一段有限時間，直到合適機(jī)會進(jìn)行檢修；

區(qū)域D：振動數(shù)值落入該范圍的設(shè)備被認(rèn)為極有可能導(dǎo)致?lián)p毀事故。

根據(jù)蒲石河電站機(jī)組的轉(zhuǎn)速（333.3r/min），查得擺度允許值（峰峰值）為248μm。

《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》GB/T 8564-2003規(guī)定：在任何情況下，轉(zhuǎn)速在250～600 r/min以下的機(jī)組，水輪機(jī)導(dǎo)軸承處的絕對擺度不得超過0.25mm。

2.1 機(jī)組振動評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

（1）頂蓋振動

《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》GB/T 8564-2003規(guī)定，額定轉(zhuǎn)速在250≤n＜375r/min區(qū)間，其頂蓋水平振動小于50μm，頂蓋垂直振動小于60μm。

對照國家標(biāo)準(zhǔn)，蒲石河電站機(jī)組頂蓋振動(雙幅)允許值：水平振動小于50μm，垂直振動小于60μm。

（2）機(jī)架、定子鐵心振動

對照國家標(biāo)準(zhǔn)，蒲石河電站機(jī)組上機(jī)架振動(雙幅)允許值：垂直振動不大于50μm、水平振動不大于70μm；下機(jī)架振動允許值：垂直振動不大于50μm、水平振動不大于70μm。

2.2 機(jī)組壓力脈動評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

通過計(jì)算蒲石河電站機(jī)組比轉(zhuǎn)速ns為：149，其尾水管壓力脈動峰-峰值應(yīng)不大于相應(yīng)運(yùn)行水頭的3%，蒲石河電站機(jī)組尾水管壓力脈動運(yùn)行峰-峰值不大于90.6kPa。

圖3 1號機(jī)組發(fā)電300MW工況上機(jī)架、下機(jī)架、頂蓋振動趨勢

圖4 1號機(jī)組抽水-300MW工況上機(jī)架、下機(jī)架、頂蓋振動趨勢

3 機(jī)組振擺狀態(tài)監(jiān)測分析

2015年1-3月,1號機(jī)組發(fā)電工況所帶負(fù)荷集中在300MW和200MW附近區(qū)間，抽水工況負(fù)荷集中在-300MW附近區(qū)間，該工況下，負(fù)荷穩(wěn)定時間超過1小時，本報(bào)告只是對以上負(fù)荷區(qū)間的機(jī)組振擺、壓力脈動、溫度進(jìn)行趨勢分析。

3.1 軸系擺度評價(jià)

通過對2015年1-3月1號機(jī)組發(fā)電工況帶有功功率300MW，200MW，抽水工況-300MW，上導(dǎo)擺度、下導(dǎo)擺度、水導(dǎo)擺度的時域波形、頻譜圖與數(shù)據(jù)對比分析。

可以看出，1號機(jī)組在發(fā)電、抽水工況下，上導(dǎo)擺度在179～233μm范圍內(nèi)變化，下導(dǎo)擺度在60～134μm范圍內(nèi)變化，水導(dǎo)擺度在56～89μm范圍內(nèi)變化，均未超過國家標(biāo)準(zhǔn)限值250μm，且趨勢穩(wěn)定性較好，上導(dǎo)擺度較大，建議加強(qiáng)觀察、監(jiān)督。各部擺度趨勢見圖1、圖2。

3.2 機(jī)組振動評價(jià)

分析上機(jī)架振動、下機(jī)架振動、頂蓋振動的時域波形、頻譜圖與數(shù)據(jù)對比，可以看出1號機(jī)組上下機(jī)架水平振動自2014年10月開始有上升趨勢，下機(jī)架水平振動2014年12月起超過國家標(biāo)準(zhǔn)，建議加強(qiáng)觀察；其余振動測點(diǎn)測值較為穩(wěn)定，無明顯變化和異常。各部振動趨勢見圖3、圖4。

3.3 壓力脈動評價(jià)

2015年1-3月，1號機(jī)組在發(fā)電工況帶有功功率300MW及200MW，抽水工況功率-300MW，通過對蝸殼進(jìn)口、頂蓋、尾水管進(jìn)口及導(dǎo)葉后壓力脈動趨勢圖對比分析。

可以看出，1號機(jī)組在發(fā)電300MW工況下轉(zhuǎn)輪與導(dǎo)葉間壓力脈動1月28日后明顯上升，從30kPa上升至110kPa，之后在100kPa附近反復(fù)震蕩，2月18日～20日降到30～40kPa震蕩，3月7日再次升到100kPa附近反復(fù)震蕩；1號機(jī)組在發(fā)電200MW工況下轉(zhuǎn)輪與導(dǎo)葉間壓力脈動數(shù)據(jù)變化與300MW工況時相近，幅值未超過壓力脈動限制90.6kPa；轉(zhuǎn)輪與底環(huán)壓力脈動自1月28日開始反復(fù)出現(xiàn)超過限制90.6kPa數(shù)據(jù)，應(yīng)盡快檢查傳感器或有無設(shè)備缺陷。其余各部壓力脈動較為穩(wěn)定，無明顯異常。

各部壓力脈動趨勢見圖5、圖6。

4 結(jié)論

4.1 1號機(jī)組在發(fā)電、抽水工況下，上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)擺度均未超過國家標(biāo)準(zhǔn)限值250μm，且趨勢穩(wěn)定性較好。

4.2 1號機(jī)組上下機(jī)架水平振動自2014年10月開始有上升趨勢，下機(jī)架水平振動2014年12月起超過國家標(biāo)準(zhǔn)，建議加強(qiáng)觀察。

4.3 在發(fā)電300MW、200MW工況下，1號機(jī)組的轉(zhuǎn)輪與導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪與底環(huán)壓力脈動間壓力脈動反復(fù)震蕩，出現(xiàn)超標(biāo)準(zhǔn)振動現(xiàn)象，檢查原因、排除缺陷或故障。

圖5 1號機(jī)組發(fā)電300MW工況各部位壓力脈動趨勢

圖6 1號機(jī)組抽水-300MW工況各部位壓力脈動趨勢

陶迎新（1982-），男，大學(xué)本科，遼寧朝陽人，工程師，從事水機(jī)管理工作。