某水輪發電機組水導擺度超標原因分析

譚 誠

(國網綠源水力發電公司檢修公司，遼寧 丹東 118000)

0 引言

水輪機組水導擺度超標是水電站機組運行的常見問題之一，水導擺度超標后長時間運行會導致轉輪出現裂痕，對機組安全可靠性造成嚴重威脅。

某水電站水輪發電機組水輪機技術參數如表1所示。該水電站2016 年3 月至7 月進行了A 級檢修，取消勵磁機定轉子，轉動部件重量減少28 t；取消推力頭與鏡板間平均厚度1.7 mm 的環氧樹脂墊，更換平均厚度0.2 mm 的銅皮墊補償水平度。機組投入運行后，各項參數滿足運行規程要求，但從12 月開始水導擺度出現超標現象。近幾年雖采取機組軸線測量、中心移位和水導軸承檢修調整等措施，然而隨著機組運行一定時限后，超標現象復現。針對水導擺度超標問題，該水電站組織相關專業進行分析，提出了處理指導意見，但由于未到A級檢修周期，在有限檢修期內，通過轉輪間隙、上導、推力等調整，為進一步解決超標問題提供思路。

1 水導擺度監測情況

水輪發電機組運行負荷達到45 ～50 MW時，水導擺度由原來0.26 ～0.32 mm 增大至0.36～0.46 mm，超出行業標準限定的0.35 mm，同時水導軸承示流較為穩定，為54～57 m3/h。

表1 某水電站水輪機技術參數

機組在45 MW 負荷運行狀態下，水導擺度監測參數均保持在0.36～0.46 mm。

2 原因分析與初步處理

基于以前幾次調整處理的結果，根據機組運行現狀及以往 機組測量檢修數據，分析原因與初步處理如下。

(1) 機組轉動部分質量重心與機組支撐中心未完全重合，略有偏差，致使機組在運行中軸線傾斜、在鏡板處呈圓周方向波浪運行。

(2) 機組受力調整松開水導假瓦后主軸偏移0.30 mm，導致水導擺度較大，機組運行時對水導瓦偏磨，經過幾個月后水導軸承無法限制水導軸領后出現擺度擴大現象。

(3) 重點要求松開水導軸承假瓦后，水導軸領偏移量不大于0.18 mm。

本次調整工作不松開主軸任何連接部位，故無需進行軸線調整，主要進行轉動部分中心向固定部件中心調整和減小水導軸領偏移量。

3 參數測量及調整

(1) 發電機空氣間隙監測，調整前后測量數據如表2 所示。

(2) 水輪機轉輪間隙監測，調整前后測量數據如表3 所示。

(3) 水導移軸(轉輪移中)。將轉輪調至中間位置，用水導假瓦定位，在-X，-Y 方向各設置一塊百分表，根據以往調整經驗(每次主軸均向+X，-Y 方向偏移)，用水導假瓦向反方向移軸(向-X 移1.80 mm，向+Y 移1.43 mm)，用水導假瓦定位，測量轉輪間隙合格。

(4) 上導移軸(轉子移中)。用上導軸瓦移軸，根據測量的修前發電機空氣間隙及以住機組中心測量調整記錄，經計算需向+X 方向移2.0 mm，向-Y方向移1.2 mm，測量空氣間隙合格，用上導六塊瓦抱軸定中心。

(5) 起落轉子查看水導軸領偏移。在移軸工作完成后，用上導軸瓦、水導假瓦抱住主軸，頂轉子然后落轉子，松開水導假瓦，水導軸領向+X 方向偏移0.58 mm，向-Y 方向偏移0.41 mm，此時用水導假瓦將主軸向+X 移動1.22 mm，向-Y 移動1.00 mm，恢復轉輪中間位置。

(6) 受油器甩油盆迷宮環間隙調整。轉動部分中心調整后，測量受油器甩油盆迷宮環間隙最小值1.8 mm，對受油器底座進行了移位，滿足油盆迷宮環間隙均在2.0 mm 以上要求。

(7) 上導軸承間隙調整。如圖1 監測數據所示，滿足要求。

(8) 水導軸承間隙測量與調整。修前測量水導軸承間隙和為0.21 ～0.26 mm，水導軸承回裝后測量間隙和為0.22 ～0.26 mm (見圖2)，與修前測量數據相差0.01 mm，基本符合規程中0.25～0.40 mm 要求，無需處理。

(9) 推力軸承受力測量及調整。修前測量推力軸承彈性油箱最大最小偏差值為0.28 mm，超過規程要求不大于0.20 mm 要求，因此，需對推力軸承受力進行調整并監測水導處主軸偏移，如圖3，4 所示。

表2 發電機空氣間隙監測數據

表3 水輪機轉輪間隙數據

圖1 上導軸承間隙調整測量示意(單位：mm）

圖4 水導處主軸偏移量監測示意（單位：mm）

圖2 水導軸瓦間隙(修后)測量示意（單位：mm）

圖3 推力軸承受力調整監測示意（單位：mm）

用上導軸瓦、水導假瓦抱住主軸，頂轉子然后落轉子，松開水導假瓦，觀察主軸位移：主軸向+X 方向移動0.45 mm，-Y 方向移動0.29 mm；在此狀態下水導處用假瓦定位，將百分表調零，重新測量、調整推力瓦受力，此時推力瓦受力最大值與最小值偏差0.22 mm；再次起落轉子，松開水導假瓦，觀察主軸位移，主軸向+X 方向移動0.24 mm；-Y 方向移動0.18 mm；此時用水導假瓦移軸，恢復推力軸承受力0.22 mm 時的主軸狀態。調整后基本符合機組運行規程中0.25～0.40 mm 要求。

4 后續處理建議

由于檢修時間限制，此次水導擺度超標問題尚未完全處理到位，機組運行一段時間后，水導擺度超標問題可能還會繼續顯現，仍待下一步結合機組A 級檢修進行全面處理。進一步處理建議如下。

(1) A 修時進一步測量定子中心、轉輪室中心和彈性油箱中心的偏差，若偏差較大，需重新定位彈性油箱中心，盡最大可能使三者中心偏差最小。

(2) A 修時進一步測量水輪機軸與發電機軸連接法蘭處的曲折，如偏差較大應進行處理。

(3) A 修時進一步測量推力頭與轉子中心體連接法蘭處的曲折，如偏差較大應進行處理。

(4) A 修時測量推力頭上下面和鏡板平行度，若平行度不合格，需加工處理，安裝過程中確保推力頭、鏡板與大軸垂直度合格。

(5) A 修時測量定轉子相對高程，如測量得到的偏差較大，則應提高推力軸承彈性油箱支柱距離。

(6) 做轉子和轉輪動平衡試驗，轉輪靜平衡試驗，做好機組配重工作。

5 結束語

引發軸流轉槳式水輪機組水導擺度超標因素很多，若針對該問題進行徹底解決，達到理想的運行效果，必須根據以往機組檢修數據和運行觀察參數，進一步查找水導擺度超標的具體原因，結合機組A級檢修，把可能引起水導擺度超標的各種問題和參數全部進行重新測量調整定位。通過轉動部分中心向固定部件中心調整、減小水導軸領偏移量等處理措施僅僅是在有限的檢修期內及時恢復機組運行的一種手段，為下一步A 級檢修徹底解決問題打下良好的基礎，也為同類型機組出現此類問題的分析處理提供參考。

參與文獻：

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