水輪發(fā)電機組調(diào)試問題分析及處理措施

汪文

摘要：水輪發(fā)電機組調(diào)試直接決定著水輪機組的安全性、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)營活動能力。基于此，本文探究水輪發(fā)電機組調(diào)試存在的問題及處理措施，旨在為保證水輪發(fā)電機組的正常運行提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機組;調(diào)試問題;處理措施

引言

在水輪發(fā)電機的運行過程中，異常振動問題是最為常見的，也是最主要的故障問題。正因如此，在水電站設(shè)計與運行維護過程中，水輪發(fā)電機組的異常振動問題始終都是水電站面臨的實際問題。針對那些經(jīng)過大修理之后的發(fā)電機組以及新安裝的發(fā)電機組，解決振動問題刻不容緩，已經(jīng)成為提升水輪發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行的前提條件。

1水輪發(fā)電機組調(diào)試問題和解決措施

1.1振動故障產(chǎn)生的危害

振動故障是水輪發(fā)電機組運行過程中不可避免的現(xiàn)象之一，振動故障不僅會對水輪發(fā)電機組正常運行帶來巨大影響，而且會給振動機組的安全性造成危害，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）引起發(fā)電機零部件金屬焊縫疲勞，使之出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致水輪發(fā)電機組破壞甚至是報廢。（2）造成水輪發(fā)電機組各部位緊密連接部件松動，導(dǎo)致緊固件斷裂，加劇被連接部分振動，使其迅速損壞。（3）加速發(fā)電機組磨損，比如大軸的劇烈擺動使軸與軸瓦溫度升高，導(dǎo)致軸承燒壞。

1.2造成水輪發(fā)電機組振動的根本原因

1.2.1轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡

利用頻譜分析儀得知上導(dǎo)與下導(dǎo)的擺度基本上是以工頻分量為主體，其他，頻率的分量較小。因此，可以初步判斷水輪發(fā)電機組的異常振動屬于普通性質(zhì)的強迫振動。所以，上導(dǎo)與下導(dǎo)軸承出現(xiàn)失穩(wěn)、軸瓦緊力不足等問題基本上可以被排除。同時，根據(jù)機組各部件的安裝資料表明，安裝不會造成機組的振動問題。在排除了上述因素之后，基本上可以斷定在定速初期發(fā)生下導(dǎo)擺度超標(biāo)的根本原因是因為水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。這是因為在水輪發(fā)電機組中各導(dǎo)軸承的擺度工頻幅值會伴隨著轉(zhuǎn)速的升高而相應(yīng)增加，且各導(dǎo)軸承的X向與Y向之間的基頻相位差值在90°，所以，軸系一定存在著質(zhì)量不平衡問題，可以采取動平衡方法進行處理。

1.2.2水力原因

當(dāng)水輪發(fā)電機組進水流道不通暢時，會有漩渦從進水流道進入水輪發(fā)電機組中，引發(fā)水輪發(fā)電機組振動現(xiàn)象，且振動會隨著水輪發(fā)電機組的運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)電機組振動問題常發(fā)生于低比速的水輪發(fā)電機組中，這主要是因為水輪發(fā)電機組與導(dǎo)葉片的位置較近，導(dǎo)葉片的不均勻也會對水輪發(fā)電機組的正常運行產(chǎn)生影響。

1.2.3電磁原因

水輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)動部分受到不平衡磁拉力影響，而發(fā)生機組振動故障問題。通常情況下，隨著勵磁電流的增大水輪發(fā)電機組的振動情況也會相應(yīng)的增大，振動最為明顯的位置為上機架。此外，如若沒有固定好定子繞組，那么在較高的電氣負荷與電磁負荷影響下，定子繞組與水輪機發(fā)電機組就會發(fā)生振動問題，且伴隨著轉(zhuǎn)速的不斷加快，振動問題也越發(fā)明顯。

1.3水輪發(fā)電機組調(diào)試問題

1.3.1甩油、溢油

某日，本項目中水輪發(fā)電機組調(diào)試小組分別對6臺HLA743-LT-200型水輪發(fā)電機組進行瓦溫試驗，出現(xiàn)了甩油和溢油問題。這主要是因為項目所在地上游部分蓄水水平面的水輪機入口垂直高度低于額定的發(fā)電水頭值，使得導(dǎo)葉開至全開時的額定轉(zhuǎn)速仍未能達到機械過速值，過速時上導(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，同時定子鐵芯和線棒上也沾有少量的油漬。現(xiàn)場安裝技術(shù)人員和廠家代表共同分析和研究后認為：廠家設(shè)計和生產(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)電機組運行過程中，由于上導(dǎo)油盆中的擾動較大，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。

1.3.2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別瓦間隙持續(xù)增大，工作人員查閱了水輪發(fā)電機組原始記錄的安裝流程，均沒有任何問題。后經(jīng)過兩天時間的觀察，同時求助水輪發(fā)電機生產(chǎn)廠家得到了下機架和下導(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，還可能會對擺度造成重要影響，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行檢查，如果未滿焊應(yīng)做滿焊處理。

2水輪發(fā)電機組調(diào)試問題的處理措施

2.1水輪發(fā)電機組振動問題的治理效果

在首次加重方案的計算上，可以通過對定速初期各軸承的擺度數(shù)據(jù)進行計算，P=18.5kg∠20°。在現(xiàn)場實驗過程中，工作人員發(fā)現(xiàn)該加重計算方案正好位于轉(zhuǎn)子已有配重塊的對面，所以，將原始的配重塊去掉即可，因此，首次加重方案應(yīng)該是去重以后的計算數(shù)據(jù)，為：P=20kg∠200°。在經(jīng)過動平衡處理后，水輪發(fā)電機組各個軸承的相應(yīng)擺度幅值得到了一定程度的改善，且下導(dǎo)擺度在定速初期有明顯的下降，并且，各軸承的擺度在定速過程中攀升情況持平穩(wěn)發(fā)展態(tài)勢，說明動平衡處理具有十分明顯的效果。但是，此時的擺度攀升問題依然存在，為了緩解各軸承在定速過程中的擺度攀升問題，施工技術(shù)人員應(yīng)該繼續(xù)實施動平衡處理。并且，根據(jù)首次的加重效果，可以繼續(xù)進行加重，P=10kg∠200°。通過動平衡處理以后，不僅改善了定速初期的擺度幅值，還有效地緩解了軸承擺度攀升的問題，達到了預(yù)期的配重目的。通過此次動平衡處理，轉(zhuǎn)子本身的機械不平衡已經(jīng)處于最低水平，而且，在定速過程中，各導(dǎo)軸承的擺度均控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，工頻相位也基本上不會發(fā)生變化，摩擦問題基本得到了消除，水輪發(fā)電機組擺度超標(biāo)現(xiàn)象得到了有效解決。

2.2甩油、溢油問題處理措施

關(guān)閉水輪發(fā)電機組，安排專業(yè)人員分別清理甩出和溢出的油漬，并擦拭轉(zhuǎn)子內(nèi)部的油漬，再使用干凈的白布清理轉(zhuǎn)子間隙、定子上下以及線棒上的油漬，以上這些工作需要在短時間內(nèi)迅速完成。另外，通過加高呼吸器、加裝密封蓋等方法解決甩油和溢油的問題。實踐證明，這些方法不僅正確且十分有效，因此，在其他機組上進行了試驗和改造，后續(xù)水輪發(fā)電機組在運行過程中未再出現(xiàn)該類問題。

2.3下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒底部滿焊處理措施

通過碳弧氣刨的方法，將下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒全部刨開，發(fā)現(xiàn)確實是下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒底部未做滿焊處理，僅僅進行了點焊，該部位是本項目水輪發(fā)電機組中受力最大的部位，套筒底部沒有進行滿焊不僅成為該套筒出現(xiàn)柔性缺陷的一個重要因素，也成為下導(dǎo)軸承擺度超標(biāo)的主要原因之一。處理方式如下：對所有未經(jīng)過滿焊的下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒底部進行滿焊處理，再將每一個套筒封板同樣進行全部封焊。

結(jié)語

水輪發(fā)電機組調(diào)試是一項十分重要的工作，在調(diào)試期間會遇到各種各樣的問題，如振動故障、甩油/溢油或施工和設(shè)備制造等方面的問題，但不論是什么問題，都需要調(diào)試人員仔細觀察，分析問題形成的原因，提出解決辦法，避免安全事故的發(fā)生，這對保障水輪發(fā)電機組的安全運行和使用壽命具有重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻：

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