水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子配重的實際應用

肖小清，黃 謙（四川省紫坪鋪開發(fā)有限責任公司，四川成都610091）

水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子配重的實際應用

肖小清，黃 謙（四川省紫坪鋪開發(fā)有限責任公司，四川成都610091）

水輪發(fā)電機組的振動一直以來都是危害機組安全運行的問題，水輪發(fā)電機組的振動將加速結(jié)構(gòu)部件的疲勞損壞，降低機組的使用壽命，影響機組的安全穩(wěn)定運行。引起水輪發(fā)電機組振動的源主要有三個方面：機械不平衡力、電磁不平衡力和水力不平衡。發(fā)電機轉(zhuǎn)子配重能夠較好的解決機組因質(zhì)量不平衡引起振動較大的問題，對因機組電磁不平衡、水力不平衡引起的振動也有較大的改善作用。

水輪發(fā)電機；動平衡；轉(zhuǎn)子配重；振動

1 概述

1.1 背景

紫坪鋪水電站位于岷江上游，電站安裝4臺混流式水輪發(fā)電機組，單機容量為190MW。機組額定水頭100m，最大水頭132.76m，最小水頭68.4m。機組運行的水頭變化較大，機組在非最優(yōu)工況運行的時間較多，機組在惡劣的工況下機組振動不可避免，因此降低機組的振動保證機組安全穩(wěn)定運行非常必要。在訊后檢修的過程中對1#機組進行轉(zhuǎn)子配重。

1.2 配重的目的

通過配重，盡量平衡機組制造安裝過程中產(chǎn)生的質(zhì)量不平衡力和電磁不平衡力，降低機組的振動、擺度值。

（1）測試機組在空轉(zhuǎn)、空載及各種負荷下的振動、擺度，計算分析機組的不平衡量。

（2）對機組在各試驗工況下的振動和擺度數(shù)據(jù)進行分析，掌握機組的運行穩(wěn)定區(qū)域，界定機組運行的振動區(qū)范圍，并評價機組的振動、擺度等是否滿足規(guī)程要求或廠家性能保證值。

1.3 設備參數(shù)

表1 機組參數(shù)表

2 機組動平衡實驗

2.1 布置測點

上導軸承擺度：+X、+Y方向各一個測點，共2點。布置在上導油槽蓋上或盡量接近上導軸承的位置。

下導軸承擺度：+X、+Y方向各一個測點，共2點。布置在下導油槽蓋上或盡量接近下導軸承的位置。

水導軸承擺度：+X、+Y方向各一個測點，共2點。布置在水導油槽蓋上或盡量接近水導軸承的位置。

上機架振動：水平+X、水平+Y各一個測點，共2點。布置在上機架靠近上導軸承的位置。

下機架振動：水平+X、水平+Y方向各一個測點，共2點。布置在下機架向靠近下導軸承的位置。

頂蓋振動：水平+X、水平+Y方向各一個測點，共2點。布置在水導軸承座靠近水導軸承的位置。

鍵相信號：1點（同時監(jiān)測機組轉(zhuǎn)速），與水導+Y向傳感器布置在一起。

2.2 實驗設備

傳感器采用現(xiàn)場已經(jīng)安裝的TN8000機組在線監(jiān)測系統(tǒng)的振動、擺度傳感器。擺度傳感器型號為IN-081電渦流傳感器，振動傳感器型號為MLS-9低頻振動傳感器，鍵相傳感器型號為IN-081電渦流傳感器。

數(shù)據(jù)采集裝置采用北京華科同安公司的TN8000機組在線監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)實時采集、分析并記錄機組振動和擺度數(shù)據(jù)，實時給出機組振動擺度的通頻峰峰值、轉(zhuǎn)頻值及轉(zhuǎn)頻相位。

2.3 變轉(zhuǎn)速實驗

監(jiān)測和記錄機組在開停機過程各部位振動和擺度數(shù)據(jù)。根據(jù)變轉(zhuǎn)速過程的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析質(zhì)量不平衡力對振動擺度影響的大小，若振擺滿足規(guī)范要求，則開始升壓試驗工況；若超標，根據(jù)需要對轉(zhuǎn)子進行第一次試配重。試重后再次開機，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后同步采集機組各部位振動和擺度數(shù)據(jù)，并根據(jù)試重結(jié)果計算獲取影響系數(shù)。

2.4 變勵磁實驗

監(jiān)測和記錄機組在變勵磁試驗過程各部位振動和擺度數(shù)據(jù)。根據(jù)變勵磁試驗過程的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析磁拉力不平衡對振動擺度影響的大小，若振擺不滿足規(guī)范要求，則需要對照100%ne的配重情況，重新確定配重方案，直至達到規(guī)程規(guī)定的要求后，再開始帶負荷試驗。

2.5 變負荷試驗

在機組變負荷試驗過程中，記錄試驗過程的試驗數(shù)據(jù)。檢查機組的運行參數(shù)及試驗測試數(shù)據(jù)。若機組的振動或擺度若超標，則同樣需要對照前面配重情況，進行重新配重，直至達到規(guī)程規(guī)定的要求。

3 轉(zhuǎn)子配重

3.1 第一次配重

機組升壓至100%Ue后監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2，各測點的振動和擺度轉(zhuǎn)頻幅值和相位和空轉(zhuǎn)相比存在較小的變化。根據(jù)機組結(jié)構(gòu)特點，第一次配重方案為在機組上端面230°方位試重30kg。試重后測試數(shù)據(jù)見表2，上機架振動減少20μm左右。表格中數(shù)據(jù)顯示格式為通頻峰峰值/轉(zhuǎn)頻峰峰值∠轉(zhuǎn)頻相位。

3.2 第二次配重

通過試重后，得到相關影響系數(shù)，第二次配重方案為在機組上端面180°加100kg。第二次配重后升壓至100%Ue后監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2。機組振動擺度數(shù)據(jù)優(yōu)良。

表2 變勵磁配重后振擺數(shù)據(jù)記錄表

3.3 配重后的振擺情況

機組并網(wǎng)后升至滿負荷，振動擺度數(shù)據(jù)見表3。振擺數(shù)值優(yōu)良，帶負荷下不需再進行動平衡試驗。

表3 帶負荷后振擺數(shù)據(jù)記錄表

3.4 機組配重前后振擺的對比

表4 配重前后振擺數(shù)據(jù)記錄表

3.5 配重的質(zhì)量和位置

1#機組總體配重為：轉(zhuǎn)子上部230°方位30kg，上部180°方位100kg。

圖1 機組配重塊安裝位置示意圖

4 結(jié)語

從表4可以看出機組配重后，上導X、Y向擺度、上機架水平X、Y向振動降低最為明顯，發(fā)電機組其他部位的振動和擺度也有很大程度的降低。配重后機組振動擺度滿足機組長期穩(wěn)定運行的要求。從此次紫坪鋪電廠1#機組轉(zhuǎn)子配重能夠看出，轉(zhuǎn)子配重很好解決機組實際運行過程中振動擺度較大的問題。

[1]趙邦銀.水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子動不平衡分析與處理[J].水電站機電技術(shù)，2016.

[2]周高遠.配重法在水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子動不平衡中的應用[J].水利科技與經(jīng)濟，2010.

[3]艾利偉.淺談水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子動平衡方法的應用[J].青年科學月刊，2014.

TM312

A

2095-2066（2016）32-0102-02

2016-11-2

肖小清（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事安全方面管理工作。