某抽水蓄能電站2號機組下導(dǎo)擺度異常增大淺析

李　華

（南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司清遠蓄能發(fā)電有限公司，廣東 清遠 511853）

0　引言

某抽水蓄能電站（以下簡稱某蓄）地下廠房內(nèi)共安裝4臺立式單級混流可逆式水泵水輪機—發(fā)電電動機機組，單機容量（發(fā)電工況）320 MW，總裝機容量1 280 MW，設(shè)計年抽水耗電量30.283億kW·h，年發(fā)電量23.316億kW·h。2016年3月，2號機組投入商業(yè)運行。從2017年5月開始，其下導(dǎo)軸承的擺度隨機組運行時間的增長而逐漸增大，2017年10月3日，由于下導(dǎo)擺度已經(jīng)觸及跳機值被迫退備檢查、故障查找及處理。

1　機組結(jié)構(gòu)介紹

1.1　水泵水輪機

水泵水輪機型號：NHL（FL8108）-LJ-429，額定水頭：470 m，額定轉(zhuǎn)速：428.6 r/min.額定流量：77.65 m3/s.額定功率：326.5 MW.旋轉(zhuǎn)方向（俯視）：水輪機順時針，水泵逆時針。轉(zhuǎn)輪葉片由長短葉片構(gòu)成，5片長葉片，5片短葉片。

1.2　電動發(fā)電機

電動發(fā)電機型號：SFD320/331-14/6570的4臺三相、豎軸、半傘式、無風(fēng)扇徑向雙路徑磁軛通風(fēng)、密閉自循環(huán)空冷、可逆式同步發(fā)電電動機。發(fā)電機的相關(guān)參數(shù)：額定功率：發(fā)電工況：356 MVA，抽水工況：331 MW；額定電壓：15.75 kV；額定電流：13 050 A；功率因數(shù)：（COSΦ）0.9滯后（發(fā)電機工況）；額定轉(zhuǎn)速：428.6 r/min。發(fā)電機定子繞組采用波繞組，星形接線，中性點接地運行，定子絕緣等級為F級。轉(zhuǎn)子磁極共7對，轉(zhuǎn)子磁軛為浮動式，由9段浮動式磁軛組裝成。

1.3　機組主軸及導(dǎo)軸承

上機架，類型為支臂式，支臂數(shù)：8個。下機架類型為圓盤式。

機組的各導(dǎo)軸承瓦均采用分塊可調(diào)式巴氏合金，油循環(huán)水冷。上導(dǎo)軸承軸瓦數(shù)：12塊，推力軸承是彈性支撐方式，共12塊瓦，下導(dǎo)軸承共18塊瓦。水導(dǎo)軸承瓦材料，Q235-B(瓦基)+ZChSnSb11-6（瓦面），共12塊瓦。機組大軸由水輪機軸、下端軸、滑環(huán)軸三段構(gòu)成。相鄰軸法蘭連接均為剛性連接。

2　故障查找及定位

2.1　振擺系統(tǒng)

某蓄能電站機組振擺系統(tǒng)監(jiān)測采用TN8000數(shù)據(jù)采集模塊。擺度采用德國B&KVibro(申克)公司的IN-081一體化渦流傳感器，各導(dǎo)軸承X、Y方向各安裝一個。根據(jù)監(jiān)測儀和監(jiān)控系統(tǒng)實時記錄數(shù)據(jù)。

2.2　故障查找

通常引起機組振動擺度異常的原因有水力不平衡、機械不平衡、電磁不平衡。水力不平衡主要反映為振幅隨負荷或接力器行程增減而增減；機械不平衡一般反映為振動頻率與轉(zhuǎn)速一致且與轉(zhuǎn)速平方成正比；電磁不平衡一般反映為振動勵磁電流增大而明顯增大；結(jié)合安裝調(diào)試的數(shù)據(jù)，從連軸數(shù)據(jù)、盤車數(shù)據(jù)、動平衡試驗幾個方面對下導(dǎo)軸承擺度異?，F(xiàn)象進行故障分析及排查。近期運行時2號機組下導(dǎo)擺度數(shù)據(jù)如表1、表2所示，在X方向，Y方向的擺度已經(jīng)接近跳機定值。各下導(dǎo)軸承瓦溫運行時的溫度最大值62.5℃，最小值54.9℃，平均溫度57.29℃，無明顯變化。上導(dǎo)、水導(dǎo)的擺度都在正常范圍，只有下導(dǎo)的擺度數(shù)據(jù)異常（報警值：360 μm，跳機值：540 μm），機組振動監(jiān)測數(shù)據(jù)也無異常。

表1　發(fā)電工況振動與擺度（2號機組退備處理前）

表2　抽水工況振動與擺度（2號機組退備處理前）

2.2.1在線監(jiān)測回路檢查

檢查機組振擺系統(tǒng)下位機工作正常，對下導(dǎo)監(jiān)測回路通斷及干擾進行檢測無異常，對下導(dǎo)X方向，Y方向的的渦流傳感器進行校驗，回零正常，安裝固定部位無松動現(xiàn)象。在線監(jiān)測系統(tǒng)運行正常。

2.2.2轉(zhuǎn)子勵磁回路檢查

在轉(zhuǎn)子勵磁電流增加的過程中，下導(dǎo)瓦溫度無明顯變化。為了查找下導(dǎo)擺度增大是否由發(fā)電機電磁不平衡引起，做了以下測試：

（1）轉(zhuǎn)子絕緣電阻測試：拔掉集電環(huán)上所有碳刷，用絕緣電阻測試儀加500 V電壓測量轉(zhuǎn)子上環(huán)對地絕緣電阻為＞1.5 TΩ，滿足絕緣要求。

（2）轉(zhuǎn)子直流電阻測試：拔掉集電環(huán)上所有碳刷，用直流電阻測試儀從轉(zhuǎn)子的上下集電環(huán)處施加10 A的電流，測得直流電阻為121.5 mΩ（43.5℃），換算為20℃的值為111.16 mΩ。

（3）轉(zhuǎn)子交流阻抗測試：拔掉集電環(huán)上所有碳刷，用調(diào)壓器從轉(zhuǎn)子的上下集電環(huán)處施加259.92 V的交流電壓，并用發(fā)電機交流阻抗測試儀測量轉(zhuǎn)子的交流阻抗值為76.529 Ω（43.5℃）

通過以上發(fā)電機轉(zhuǎn)子電氣測試，測得數(shù)據(jù)均在標準范圍內(nèi)。

2.2.3下導(dǎo)軸承檢查

對下導(dǎo)瓦間隙、下導(dǎo)瓦及其支撐部件、推力軸承、轉(zhuǎn)動部分相關(guān)螺栓、上下機架固定螺栓和銷釘及定轉(zhuǎn)子氣隙等進行了檢查。抽查6塊瓦，檢查瓦面，發(fā)現(xiàn)瓦面局部的磨痕為正常轉(zhuǎn)動磨損，導(dǎo)瓦支撐固定件均未松動。通過對下導(dǎo)瓦間隙進行兩次測量，測量的數(shù)據(jù)與上一次（安裝調(diào)試期間）調(diào)整值相比，下導(dǎo)瓦雙邊間隙均無增大現(xiàn)象。測量結(jié)果為：下導(dǎo)瓦雙邊間隙最大值0.6 mm，最小值0.51 mm，下導(dǎo)瓦雙邊間隙標準值為0.72±0.04 mm。

2.3　數(shù)據(jù)分析

圖1　機組上導(dǎo)、下導(dǎo)擺度趨勢圖（近一年）

從表1、表2、圖1可以看出2號機組在發(fā)電工況、抽水工況運行時，只有下導(dǎo)擺度數(shù)據(jù)異常增大且上升趨勢明顯，上導(dǎo)擺度略有增大趨勢，水導(dǎo)的振動擺度以及瓦溫度都在正常范圍，發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁系統(tǒng)回路測量，排除了轉(zhuǎn)子電氣回路故障的可能。通過以上檢查內(nèi)容及數(shù)據(jù)分析，轉(zhuǎn)子機械不平衡可能性較大，決定重新對轉(zhuǎn)子進行配重，并進行動平衡試驗。

3　故障處理

根據(jù)振動擺度數(shù)據(jù)分析，采取配重方法。在2號機組7號、8號磁極間轉(zhuǎn)子下部（水輪機側(cè)）增加一塊5.11 kg的配重塊，順利通過動平衡試驗。2號機組處理后運行至今，下導(dǎo)擺度明顯改善，擺度一直處于平穩(wěn)趨勢，選取近期機組運行過程中兩種穩(wěn)態(tài)下振動擺度數(shù)據(jù)如表3、表4：

表3　發(fā)電工況振動與擺度（2號機組退備處理后）

表4　抽水工況振動與擺度（2號機組退備處理后）

4　結(jié)語與建議

通過對2號機組下導(dǎo)擺度增大問題的故障查找、分析，并通過再配重的方法進行處理,2號機組運行至今，下導(dǎo)擺度一直穩(wěn)定在標準范圍，2號機組的下導(dǎo)擺度增大問題的處理方法,對其它3臺機組下導(dǎo)擺度增大現(xiàn)象處理提供了參考依據(jù)。同時，對后續(xù)機組的運行維護，提出以下建議：

1）加強日常維護監(jiān)視工作，機組在啟動至旋轉(zhuǎn)備用、發(fā)電工況、抽水調(diào)相工況、抽水工況、進相運行時，ONCALL值班人員應(yīng)密切關(guān)注機組下導(dǎo)軸承擺度及瓦溫，一旦發(fā)現(xiàn)異常增大甚至接近跳機，向調(diào)度申請將機組解列。

2）按照規(guī)范機組C修每年才一次，但每半年有一次D修，檢修人員可以在D修時增加導(dǎo)瓦軸承及循環(huán)油質(zhì)檢查項目，確保能及時發(fā)現(xiàn)異常。

3）鑒于該機組發(fā)電機為浮動磁軛，將機組9段磁軛拉緊螺栓的止動焊縫是否有裂紋作為重點檢查項目，以此推斷轉(zhuǎn)子的重心是否發(fā)生偏移。

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