抽蓄電站機(jī)組“軸系擺頭”的原因分析及處理

劉春青，王立勇，許 崢

(吉林松江河水力發(fā)電有限責(zé)任公司，吉林 白山 134500)

0 概述

抽蓄電站機(jī)組擺度大多存在“擺頭現(xiàn)象”，即上導(dǎo)擺度大，下導(dǎo)擺度小，軸系的整體姿態(tài)呈“啞鈴”型，這是ALSTOM設(shè)計(jì)體系各型機(jī)組的普遍特征。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是多方面的，機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、盤車要求不嚴(yán)等對機(jī)組擺度影響較大。

1 “軸系擺頭”數(shù)據(jù)及原因

某抽蓄水輪發(fā)電機(jī)組啟機(jī)空轉(zhuǎn)運(yùn)行近100 m in，在此過程中上、下導(dǎo)軸承的擺度變化最為明顯，上導(dǎo)軸承擺度由開機(jī)時的250 μm增至330 μm，增幅為80 μm；下導(dǎo)軸承擺度由開機(jī)時的410 μm降為125 μm，降幅為285 μm。圖1是該抽蓄水輪發(fā)電機(jī)組空轉(zhuǎn)時的軸系姿態(tài)，機(jī)組軸線彎折，已呈“啞鈴”型。

經(jīng)檢查，機(jī)組發(fā)生軸系“擺頭”現(xiàn)象的主要原因是：上導(dǎo)軸承熱脹增大了軸瓦間隙，造成發(fā)電機(jī)上、下導(dǎo)軸承的受力發(fā)生較大變化。

2 解決措施

2.1 調(diào)整機(jī)組軸線

對比機(jī)組軸系盤車數(shù)據(jù)結(jié)果，相對下導(dǎo)擺度，分析上、下導(dǎo)擺度是否符合運(yùn)行要求。如不符合，則重新調(diào)整機(jī)組軸線，使轉(zhuǎn)子、定子中心和轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)中心的同心度調(diào)試達(dá)到安裝標(biāo)準(zhǔn)要求，盡量使其中心合一，確保軸線不出現(xiàn)彎折現(xiàn)象。

圖1 抽蓄水輪發(fā)電機(jī)組軸系姿態(tài)

2.2 機(jī)組動平衡試驗(yàn)處理

機(jī)組動平衡試驗(yàn)變轉(zhuǎn)速試驗(yàn)的起始轉(zhuǎn)速，以60 %額定轉(zhuǎn)速為宜。轉(zhuǎn)速太低，不僅對軸承傷害較大，而且作用意義不大。動平衡試驗(yàn)變勵磁試驗(yàn)一般從勵磁電壓0開始，每10 %為1個點(diǎn)，直至100 %額定電壓。對比變轉(zhuǎn)速、變勵磁試驗(yàn)結(jié)果，最終確定機(jī)組動平衡試驗(yàn)的配重相位。通過機(jī)組增加配重塊措施，減小轉(zhuǎn)子不平衡力，進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)組軸線，提升運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.3 減小上導(dǎo)軸瓦間隙

適當(dāng)調(diào)小上導(dǎo)軸瓦間隙，可增大上導(dǎo)瓦膜剛度，從而使上導(dǎo)軸承擺度減小。根據(jù)水輪機(jī)迷宮間隙與發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子氣隙的均勻程度，將大軸中心定位，并固定好大軸，實(shí)測8塊上導(dǎo)軸瓦間隙值。按照實(shí)測軸瓦間隙減小0.13 mm的要求，確定上導(dǎo)各軸瓦間隙調(diào)小值，預(yù)計(jì)單邊約0.07～0.10 mm。目前，大多數(shù)國內(nèi)投運(yùn)機(jī)組軸瓦間隙的安裝實(shí)際值比設(shè)計(jì)值都要小0.05～0.10 mm(單邊)，這是機(jī)組試運(yùn)長期積累的經(jīng)驗(yàn)。

2.4 改進(jìn)機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

ALSTOM設(shè)計(jì)體系的機(jī)組大都存在“擺頭”現(xiàn)象，主要原因有如下3點(diǎn)：

(1) 上導(dǎo)軸承油冷卻效果不好，軸承油槽油溫較高，熱脹原理導(dǎo)致上導(dǎo)瓦間隙變大；

(2) 下導(dǎo)軸承用推力頭做軸頸，而推力軸承瓦溫較高(接近80 ℃)，溫升較大(啟機(jī)時25 ℃，熱穩(wěn)定后70 ℃)，使下導(dǎo)軸瓦間隙因軸頸熱脹而變?。?/p>

(3) 勵磁引線在發(fā)電機(jī)頂軸上通過時的布置為90°夾角，此時通電的勵磁引線在發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子磁場中受到磁拉力作用，使轉(zhuǎn)子大軸受到不平衡力。

針對上述原因，可加大冷卻器容量，提升軸承冷卻效果；另外結(jié)合機(jī)組大修作業(yè)改進(jìn)勵磁引線布置形式，將勵磁引線按180°夾角布置，進(jìn)一步減小不平衡力。表1為加大冷卻容量、改善軸承冷卻效果后機(jī)組軸承運(yùn)行數(shù)據(jù)。

表1 加大冷卻器容量后機(jī)組軸承運(yùn)行數(shù)據(jù)

3 總結(jié)

通過精調(diào)軸線和轉(zhuǎn)子配重、減小上導(dǎo)軸瓦間隙及加大冷卻器容量等措施，明顯削弱機(jī)組“軸承擺頭”現(xiàn)象，使機(jī)組軸線處于安全、合理的運(yùn)行范圍。建議在大修期間，將勵磁引線布置角度為180°夾角，減小不平衡力，達(dá)到機(jī)組運(yùn)行的最優(yōu)工況。