芭蕉河水電站4號機組上機架振動大處理

江旭，朱劭辰，李紅

(湖北清江水電開發有限責任公司，湖北 宜昌443000)

芭蕉河二級電站位于湖北省恩施州鶴峰縣內，裝機容量為2臺16 MW。由湖北恩施水電設計院設計，重慶水輪機廠有限責任公司制造。本次檢修的機組為該電站的4號機組，其流域編號為蕉4 G。

芭蕉河二級電站4 G水輪機型號為HLD-74-LJ-140，容量16 MW。機組特性為俯視順時針旋轉，轉速428 r/min，額定水頭57 m。水輪機為混流式機組，立式金屬蝸殼。機組共16片活動導葉，7個固定導葉，活動導葉立面為剛性密封，端面為彈性橡膠織布密封；檢修密封為封閉式空氣圍帶，工作氣源壓力0.7 MPa；工作密封采用水壓橡膠活塞式密封，工作潤滑水壓力0.2～0.3 MPa；水導軸承為分塊式油潤滑導軸承，烏金瓦，數量為6塊，設計單邊間隙為0.15～0.20 mm；發電機型號為SF-8000-14/2860，為懸吊型水輪發電機，上機架為負荷機架。其上導軸承和推力軸承共用一個油槽，導軸承各有8塊烏金瓦，設計單邊間隙均為0.10～0.15 mm；8塊塑料推力瓦和8塊丁腈耐油橡膠板配合調整，同時要求每塊橡皮墊厚度差不大于0.05 mm，8套推力瓦與橡膠墊配合后的厚度差不大于0.05 mm[1]。

1機組前期檢修情況

1)2016年3月，對蕉4號機組進行B級檢修，其主要項目為：水輪機活動導葉立面間隙的檢查、處理和調整，各部軸承軸瓦的檢查處理，機組旋轉中心的調整，轉動部件的水平檢查，機組軸線檢查，各部導軸承的間隙調整，各軸承油處理更換，各溫度傳感器的校核，發電機預防性試驗等。

2)2017年2月，對蕉4號機組進行C級檢修主要項目為：三部軸承導瓦間隙檢查、各軸承油處理更換、制動系統清洗、發電機預防性試驗、以及更換了部分的探頭；在對下導探頭進行更換時發現下導1、2、6、7、8號瓦背面的搭子松動，對其進行處理后裝回原位。

3)2018年3月，發現設備隱患后，分別對蕉4號機組轉輪、上導軸承、下導軸承、迷宮環、法蘭結合螺栓、導水機構過流部件、勵磁系統等進行了全面的檢查，發現各部軸承導瓦間隙明顯增大，隨即進行了調整。

2機組修前數據測量

1)修前機組上機架振動數據測量數據見表1。

表1修前機組振動值測量mm

綜合上述振動測量值進行了分析，確認蕉4號機組水平振動值超標，依據：《立式水輪發電機組檢修技術規程》(DL/T 817-2014)，蕉4號機組實際運行工況不能滿足機組長期穩定運行要求,后續需對該機組進行全面的檢查及調整[2]。

2)修前上導軸承和下導軸承瓦間隙測量數據見表2和表3。

表2修前機組上導瓦間隙值測量mm

表3修前機組下導瓦間隙值測量mm

從測量結果來看，上導軸承瓦間隙和下導軸承瓦間隙的實測值均超過設計值，具體原因有待查找分析。

3)修前機組的擺度數據測量見表4。

表4修前機組擺度值測量

經過盤車檢查，蕉4號機組修前軸線擺度如表4所示，按GB/T8564-2003表33的規范要求，即發電機軸相對擺度小于0.02 mm/m，水輪機軸相對擺度小于0.04 mm/m，機組修前擺度嚴重超標，需要處理[3]。

3檢修過程中問題的發現與處理

3.1下導軸承抗重螺栓出現了重大磨損[4]

抗重螺栓是導軸承的重要組成部分，螺栓一端和瓦架螺紋連接，另一端呈球面和導瓦背后搭子為點接觸，機組運行時，導瓦承受著徑向力，然后通過抗重螺栓傳到瓦架，因此抗重螺栓球面磨損情況的好壞會對瓦間隙產生直接的影響。

圖1下導瓦抗重螺栓磨損情況

圖2下導軸承結構示意圖

本次檢修發現上導軸承抗重螺栓和下導軸承抗重螺栓的球面出現偏磨，球面變成不規則的平面，導致抗重螺栓和達子的接觸由點接觸變成面接觸，隨之帶來的隱患主要為以下兩個方面，一方面就是瓦間隙調整時，實際調整的雙面間隙和最終推出來的雙面間隙不相符，開機后瓦溫有高有低不均勻；另一方面就是點接觸有利于提高瓦的靈活性，面接觸讓瓦的靈活性變差，會導致燒瓦事故。

抗重螺栓材質特殊無法人工進行處理，鶴峰縣機械加工廠也無法進行處理，電廠又沒有合格備品，所以此次檢修沒有做處理，建議廠家購買合格備品及時更換。

3.2導瓦背后撐塊開裂

本次檢修發現上導軸承2號瓦和下導軸承7號瓦背后的撐塊出現開裂現象，說明機組修前在運行過程中這兩塊瓦受到了極大的徑向力，同時這也是上導軸承瓦和下導軸承瓦間隙變大主要原因，后期機組回裝時已及時更換了備品。

圖3導瓦背后撐塊開裂情況

3.3推力軸承1號瓦底部限位孔和限位銷釘錯位

蕉4號機組推力軸承有八塊推力瓦，每塊推力瓦底部有兩個銷釘孔，瓦對應的推力軸承座上面有兩個銷釘，該銷釘的主要作用是為了防止推力瓦在機組運行的過程中發生徑向位移和旋轉方向的位移；在推力軸承檢查的過程中發現1號推力瓦一側往外發生了徑向位移，抽出該推力瓦，檢查發現靠大軸側的銷釘孔外緣出現了新的印記，仔細分析得出該印記是由于銷釘和銷釘孔的配合出現了錯位導致的；由于銷釘所處的位置狹小，不拆解機組推力頭無法對銷釘進行處理，本次檢修只是對出現問題的銷釘孔進行擴孔處理。

圖51號推力瓦結構示意圖

3.4下導抗重螺栓的螺母焊接點出現脫焊現象

抗重螺栓的螺母通過熱套的方式打入瓦架里面，螺母一周點焊了三處，按圖紙設計要求螺母一周應該焊接一圈，主要是防止螺母發生旋轉和徑向位移；本次檢修發現下導所有抗重螺栓的螺母焊接點出現脫焊，經過仔細檢查我們分析可能是由以下原因導致的：①螺母沒有裝到位置，和瓦架之間的配合存在間隙；②機組運行期間瓦間隙突然變小，導致了抗重螺栓受到的徑向力變大，螺母往外發生位移；③瓦間隙調整的時候，過度的用力打擊抗重螺栓的鎖緊螺母導致抗重螺栓的螺母發生微量的旋轉；為此，我們對抗重螺栓螺母進行了位置標記，方便下次檢修檢查，同時將螺母一周焊接處理。

圖6下導抗重螺栓的螺母脫焊情況

圖7抗重螺栓結構示意圖

4機組修后數據測量

在數據測量之前，我們將影響機組盤車數據和后期瓦間隙調整各種問題都處理完畢，消除潛在隱患，然后我們開始了機組修后的數據測量調整。

1)修后機組的擺度數據調整見表5。

表5修后機組擺度值測量

2)修后上導軸承和下導軸承瓦間隙調整見表6和表7。

表6修后機組上導瓦間隙調整mm

表7修后機組下導瓦間隙調整mm

瓦間隙的調整值均按其設計間隙值和擺度值計算分配的，間隙調整完畢后我們對上導軸承瓦和下導軸承瓦進行里雙面間隙的復測，發現實際推出來的雙面間隙值遠大于我們理論調整值，考慮到機組抗重螺栓和瓦配和的的結構不合理及球頭磨損嚴重的問題，瓦間隙我們沒有做二次調整處理。

3)開機后機組上機架振動數據測量見表8。

表8修后機組振動值測量

通過對比修前和修后數據得知：機組檢修前后上機架垂直方向上的振動沒有發生明顯變化，徑向方向上的振動比修前變小。

4)開機后機組各部溫度情況。開機后，機組空轉半小時各部無異常，蕉4號機組于當晚18點開始滿負荷運行，具體溫度如表9所示，各部溫度正常[5]。

表9修后機組各部溫度測量

5結語

芭蕉河4號機組上機架修后振動比修前發生了明顯好轉，檢修過后我們總結了影響機組上機架振動變大的原因，一方面可能是由于機組擺度變大導致的，而擺度變大主要是由于機組上導軸承瓦和下導軸承瓦間隙突變導致的，兩部軸承結構設計不合理及設備材質缺陷是引起瓦間隙突變的主要因素，因此要想徹底解決軸承瓦間隙突變問題還需對軸承瓦結構進行更改；另一方面可能是由于機組推力軸承1號瓦銷釘外串導致機組旋轉水平發生了變化導致機組振動過大，所以建議下次檢修及時更換限位銷釘。