水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試問題分析及處理措施

潘柳仕

摘要：水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試直接決定著水輪機(jī)組的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，這也在一定程度上證明了企業(yè)的生產(chǎn)與經(jīng)營活動(dòng)能力?；诖耍Y(jié)合實(shí)際案例，探究水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試存在的問題及處理措施，旨在為保證水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)組;調(diào)試問題;處理措施

0 ? ?引言

水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中的安全性、可靠性和穩(wěn)定性對(duì)保證整個(gè)水電站的生產(chǎn)與經(jīng)營活動(dòng)具有重要作用[1]，如何保證水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行一直是水電站面臨的一個(gè)重要問題，如何采取合理的措施解決這些問題，是延長水輪發(fā)電機(jī)組使用壽命的關(guān)鍵所在。

1 ? ?案例概況

M江是我國西南部地區(qū)一條著名河流，根據(jù)當(dāng)?shù)卣块T對(duì)河流的規(guī)劃，擬在上游建設(shè)一座水電站，主壩為土石壩，項(xiàng)目模式為EPC總承包項(xiàng)目，總投資額25.23億美元，附屬工程項(xiàng)目主要包括灌溉、發(fā)電、給水等多項(xiàng)功能建筑物體。另外，在主廠房內(nèi)分別設(shè)置6臺(tái)型號(hào)為HLA743-LT-

200的水輪發(fā)電機(jī)組，并配有SF35-18/5070型號(hào)的發(fā)電機(jī)，裝機(jī)總?cè)萘?5 MW，額定轉(zhuǎn)速285.2 r/min。

2 ? ?水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試問題和解決措施

2.1 ? ?振動(dòng)故障產(chǎn)生的危害

振動(dòng)故障是水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中不可避免的現(xiàn)象之一，振動(dòng)故障不僅會(huì)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行帶來巨大影響，而且會(huì)給振動(dòng)機(jī)組的安全性造成危害[2]，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）引起發(fā)電機(jī)零部件金屬焊縫疲勞，使之出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)組破壞甚至是報(bào)廢。（2）造成水輪發(fā)電機(jī)組各部位緊密連接部件松動(dòng)，導(dǎo)致緊固件斷裂，加劇被連接部分振動(dòng)，使其迅速損壞。（3）加速發(fā)電機(jī)組磨損，比如大軸的劇烈擺動(dòng)使軸與軸瓦溫度升高，導(dǎo)致軸承燒壞。

2.2 ? ?振動(dòng)故障產(chǎn)生的原因分析

在本工程項(xiàng)目中也同樣遇到了類似問題，若想解決這一問題，需要對(duì)引發(fā)水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障的原因進(jìn)行分析，以期找到具有針對(duì)性的解決辦法。

（1）機(jī)械原因：多為水輪發(fā)電機(jī)組質(zhì)量問題而導(dǎo)致;同時(shí)，可能還會(huì)由水輪發(fā)電機(jī)組軸承間距過大、主軸較細(xì)、剛度較低以及零件松動(dòng)等原因而引發(fā)。

（2）電磁原因：主要由電機(jī)電氣部分的電磁力決定，水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)現(xiàn)象會(huì)隨著電磁力的增大而增大，而電磁力的主要影響因素有轉(zhuǎn)子圓度等。

本項(xiàng)目中的水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分由于受到電磁力的影響，發(fā)生振動(dòng)故障。一般情況下，隨著電磁力的不斷增大，水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)現(xiàn)象也會(huì)加劇，其中振動(dòng)最明顯的是在上機(jī)架部分，此時(shí)如果沒有固定好定子繞組或者轉(zhuǎn)子繞組，其會(huì)在電氣負(fù)荷與電子負(fù)荷的共同影響下發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，隨著振動(dòng)速度的不斷加快，振動(dòng)的現(xiàn)象愈加明顯。

（3）水力原因：當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)水流道不通暢時(shí)，會(huì)有漩渦從進(jìn)水流道進(jìn)入水輪發(fā)電機(jī)組中，引發(fā)水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)現(xiàn)象，且振動(dòng)會(huì)隨著水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況變化而不斷變化。另外，導(dǎo)葉不均勻?qū)е碌乃啺l(fā)電機(jī)組振動(dòng)問題常發(fā)生于低比速的水輪發(fā)電機(jī)組中，這主要是因?yàn)樗啺l(fā)電機(jī)組與導(dǎo)葉片的位置較近，導(dǎo)葉片的不均勻也會(huì)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。

2.3 ? ?水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試問題

2.3.1 ? ?甩油、溢油

某日，本項(xiàng)目中水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試小組分別對(duì)6臺(tái)HLA743-

LT-200型水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行瓦溫試驗(yàn)，出現(xiàn)了甩油和溢油問題。這主要是因?yàn)轫?xiàng)目所在地上游部分蓄水水平面的水輪機(jī)入口垂直高度低于額定的發(fā)電水頭值，使得導(dǎo)葉開至全開時(shí)的額定轉(zhuǎn)速仍未能達(dá)到機(jī)械過速值，過速時(shí)上導(dǎo)油盆蓋上的呼吸器和測溫電阻出線孔出現(xiàn)了甩油和溢油的現(xiàn)象，同時(shí)定子鐵芯和線棒上也沾有少量的油漬?，F(xiàn)場安裝技術(shù)人員和廠家代表共同分析和研究后認(rèn)為：廠家設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的上導(dǎo)油盆中呼吸器較矮，測溫電阻出線孔處沒有設(shè)置封蓋裝置，在水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，由于上導(dǎo)油盆中的擾動(dòng)較大，當(dāng)油位不斷升高之后，油就從呼吸器和測溫電阻出線孔中甩出和溢出。

2.3.2 ? ?下導(dǎo)軸承擺度超標(biāo)

拆開下導(dǎo)軸承油盆蓋板，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)有個(gè)別下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒與軸承點(diǎn)的焊接部位出現(xiàn)斷裂并伴有套筒松動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)廠家提供的HLA743-LT-200型水輪發(fā)電機(jī)組制造圖紙，下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套應(yīng)在出廠之前與軸承體牢固焊接在一起，這屬于設(shè)備制造缺陷，最終得出此為下導(dǎo)軸承擺度超標(biāo)的主要原因。

2.3.3 ? ?下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒底部未按加工圖滿焊

工作人員再次拆下下導(dǎo)軸承油盆蓋板，經(jīng)過更進(jìn)一步的檢查發(fā)現(xiàn)下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套在經(jīng)過電焊之后依然有個(gè)別瓦間隙持續(xù)增大，工作人員查閱了水輪發(fā)電機(jī)組原始記錄的安裝流程，均沒有任何問題。后經(jīng)過兩天時(shí)間的觀察，同時(shí)求助水輪發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家得到了下機(jī)架和下導(dǎo)軸承加工圖紙，另從設(shè)備的制造角度分析發(fā)現(xiàn)：下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒底部與軸承體部位應(yīng)滿焊，這一部位不僅受力大，還可能會(huì)對(duì)擺度造成重要影響，由此懷疑該部位未按照加工圖滿焊，又由于該部位是水輪發(fā)電機(jī)組的隱蔽部位，從外觀無法直接看到，因此需要拆開軸承體外部套筒封板后進(jìn)行檢查，如果未滿焊應(yīng)做滿焊處理。

2.3.4 ? ?調(diào)試器出現(xiàn)故障

在本項(xiàng)目中，工作人員在調(diào)試某一臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組的過程中無法穩(wěn)定關(guān)閉時(shí)間，且這個(gè)時(shí)間在沒有任何規(guī)律的情況下不間斷地延續(xù)和縮短，并出現(xiàn)油泵堵塞的現(xiàn)象，工作人員打開過濾器發(fā)現(xiàn)油泵的過濾網(wǎng)上有大量木屑，關(guān)閉水輪發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)按鈕，停止調(diào)試。

3 ? ?水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試振動(dòng)故障問題的處理措施