水輪發(fā)電機(jī)上導(dǎo)擺度超標(biāo)原因及處理措施

摘 要：本文以某水電站作為例子，先對(duì)水輪發(fā)電機(jī)上導(dǎo)擺度出現(xiàn)超標(biāo)的原因進(jìn)行了闡述，然后提出了處理措施，希望可以為類似水輪發(fā)電機(jī)上導(dǎo)擺度超標(biāo)問題提供一定的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)；上導(dǎo)擺度；超標(biāo)；措施

中圖分類號(hào)：TV737 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）36-0129-02

引 言

某水電廠有6臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，額定的水頭是165m，機(jī)組的轉(zhuǎn)速是142.9r/min。上導(dǎo)的軸承在上機(jī)架中心體內(nèi)進(jìn)行安裝，并采用的是分塊扇形瓦結(jié)構(gòu)，其數(shù)量是12塊，在機(jī)組進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，徑向荷載經(jīng)抗重螺栓與上導(dǎo)支撐傳遞到上機(jī)架。

1 水輪發(fā)電機(jī)上導(dǎo)擺度出現(xiàn)超標(biāo)的原因

1.1 水力因素

在機(jī)組的振擺過程中，其影響因素有：尾水管內(nèi)低頻渦帶；尾水管中頻和高頻壓力脈動(dòng)；水輪機(jī)止漏環(huán)的間隙不夠均勻；蝸殼、導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪的水流不夠均勻；壓力管道當(dāng)中的水流脈動(dòng)；水頭產(chǎn)生變化；負(fù)荷產(chǎn)生變化。水力出現(xiàn)不平衡所引發(fā)的機(jī)組振擺變化首先表現(xiàn)在水導(dǎo)的擺度發(fā)生了變化。水導(dǎo)擺度、負(fù)荷以及水頭變化的趨勢(shì)與上導(dǎo)擺度變化趨勢(shì)是不一致的，因此，排除了水力因素導(dǎo)致產(chǎn)生變化的原因。

1.2 機(jī)械因素

（1）盤車檢查機(jī)組軸線

在對(duì)機(jī)組進(jìn)行檢修的過程中，上導(dǎo)擺度進(jìn)行了盤車測(cè)量。①在下導(dǎo)軸領(lǐng)、上導(dǎo)軸領(lǐng)處沿圓周劃8等分線。②在下導(dǎo)軸領(lǐng)、上導(dǎo)軸領(lǐng)所對(duì)應(yīng)處固定部件上+X、+Y方向要架設(shè)百分表，垂直指向所轉(zhuǎn)動(dòng)部件被測(cè)的表面。③百分表調(diào)零，啟動(dòng)高壓油潤滑系統(tǒng)，盤車測(cè)量并記錄0°、180°方位下導(dǎo)軸領(lǐng)、上導(dǎo)軸領(lǐng)各測(cè)點(diǎn)百分表的讀數(shù)。④結(jié)合測(cè)量的數(shù)據(jù)，采用矢量分解法對(duì)上導(dǎo)擺度進(jìn)行計(jì)算。并結(jié)合計(jì)算結(jié)果，上導(dǎo)盤車擺度是47um，符合要求，確定出上導(dǎo)擺度超標(biāo)，但是并不是由于機(jī)組軸線的變化所引發(fā)的。

（2）對(duì)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡進(jìn)行檢查

相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心線的對(duì)稱現(xiàn)象來說，質(zhì)量力是影響它穩(wěn)定性能的重要因素之一，可以通過變轉(zhuǎn)速的試驗(yàn)對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件質(zhì)量的平衡狀態(tài)進(jìn)行檢查，并產(chǎn)生機(jī)組各部位振動(dòng)與擺度的影響。若轉(zhuǎn)動(dòng)部件質(zhì)量出現(xiàn)不平衡且比較大的時(shí)候，主軸的擺度會(huì)隨著轉(zhuǎn)速所發(fā)生的變化而變化的趨勢(shì)非常明顯，而且徑向軸承的支架振動(dòng)幅值和機(jī)組轉(zhuǎn)速平方大約是成正比關(guān)系的。通過對(duì)機(jī)組所進(jìn)行的變轉(zhuǎn)速試驗(yàn)可以知道，隨著轉(zhuǎn)速的不斷上升，機(jī)組的上導(dǎo)擺度、下導(dǎo)擺度和上機(jī)架振動(dòng)都出現(xiàn)了明顯的增大現(xiàn)象；與50%和100%的額定轉(zhuǎn)速相對(duì)比，上導(dǎo)擺度的轉(zhuǎn)頻峰峰值增加約110um，下導(dǎo)擺度的轉(zhuǎn)頻峰峰值增大的大約為200um，上機(jī)架的水平振動(dòng)增大是50um；機(jī)組所存在的質(zhì)量具有明顯的不平衡現(xiàn)象。因此，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡是上導(dǎo)擺度產(chǎn)生超標(biāo)的又一個(gè)原因。

1.3 電磁因素

（1）變勵(lì)磁試驗(yàn)對(duì)電磁因素進(jìn)行檢查

對(duì)此機(jī)組進(jìn)行升壓變勵(lì)磁的試驗(yàn)，隨著勵(lì)磁電壓的不斷上升，機(jī)組的上導(dǎo)擺度、下導(dǎo)擺度以及上機(jī)架振動(dòng)也會(huì)隨著勵(lì)磁電壓的上升而不斷的增大；與25%和100%的勵(lì)磁電壓相比，上導(dǎo)擺度增大25um，下導(dǎo)擺度25um，而上機(jī)架的水平振動(dòng)增大是13um，機(jī)組具有磁拉力不平衡的現(xiàn)象。因此，磁拉力不平衡也是上導(dǎo)擺度出現(xiàn)超標(biāo)的又一個(gè)重要原因。

（2）對(duì)定轉(zhuǎn)子的間隙進(jìn)行檢查

通過測(cè)量可以知道，定轉(zhuǎn)子的間隙并沒有出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，因此，擺度超標(biāo)的原因不是由于定轉(zhuǎn)子間隙不均所引起的。

2 對(duì)上導(dǎo)擺度超標(biāo)的處理措施

2.1 磁極線圈匝的處理

①對(duì)與問題磁極相連的磁極連線及其磁極壓板進(jìn)行拆除；②將問題磁極與磁極鍵做好編號(hào)。在主鍵上面焊上吊裝工具以后，然后把磁極鍵進(jìn)行拔出。在對(duì)磁極鍵進(jìn)行拔出的時(shí)候，采用橋機(jī)主起升鉤，慢速起吊，防止由于起升過快而對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生碰傷。另外，還要做好防護(hù)措施，防止對(duì)周圍磁極和定子線棒產(chǎn)生損傷；③通過使用專用的工具把磁極緩慢進(jìn)行吊出，并放置在墊有膠皮的木方上面，木方的高度要保持一致，并使磁極的整體保持水平；對(duì)線圈與鐵心進(jìn)行編號(hào)；④通過使用專用的工具對(duì)線圈做好脫庫的處理，并使鐵心與線圈進(jìn)行分離。專用工具六個(gè)承重面均采用膠皮做好防護(hù)，確保承重面至少要有一半的面積和線圈進(jìn)行接觸，以防掛住上托板而一起被吊出。采取橋機(jī)主鉤緩慢進(jìn)行起升，要對(duì)線圈與鐵心的碰觸情況進(jìn)行觀察，以防線圈層之間出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象；⑤采用5T的拉力計(jì)將每個(gè)線圈、鐵心做好稱重并進(jìn)行記錄；⑥對(duì)鐵心表面和托板上的玻璃膠與雜質(zhì)進(jìn)行清除；將環(huán)氧板和鐵心之間的雜質(zhì)進(jìn)行清理；在環(huán)氧板分層起皮處涂刷793環(huán)氧膠；在鐵心表面要重新涂刷J0405磁極鐵心表面的絕緣漆；在托板與鐵心之間重新填補(bǔ)玻璃膠，使其間隙變得更加平整；⑦用酒精把新線圈進(jìn)行清掃干凈，待酒精揮發(fā)以后，在線圈內(nèi)外表面涂刷792雙組份環(huán)氧樹脂膠，室溫的固化不能小于24h。將線圈底部凝固的環(huán)氧膠進(jìn)行清除，在重新刷膠的時(shí)候，防止環(huán)氧膠在底部凝固成水滴狀；⑧對(duì)鐵心、舊線圈和新線圈重量做好統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合原磁極的重量對(duì)新線圈與鐵心分配組裝；⑨組裝完成新磁極后，再對(duì)直流電阻、絕緣電阻、交流阻抗與功率損耗分別進(jìn)行試驗(yàn)，以保證試驗(yàn)的結(jié)果符合要求。

2.2 不平衡轉(zhuǎn)子質(zhì)量的處理

通過變轉(zhuǎn)速、變勵(lì)磁的試驗(yàn)測(cè)量，水輪發(fā)電機(jī)所裝測(cè)點(diǎn)振擺的幅值都符合要求，但是，機(jī)組存在質(zhì)量與磁力的不平衡。為了有效提升機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，采取動(dòng)平衡處理的方式。按照綜合平衡可知，機(jī)組空轉(zhuǎn)、空載，在轉(zhuǎn)子磁極的中部、自編相位30°處加上配重大約47kg，在自編的相位70°處加上配重約100kg。配重以后，機(jī)組在100%額定轉(zhuǎn)速下，上導(dǎo)擺度降幅100um，下導(dǎo)擺度降140um，上機(jī)架水平降20um；在空載額定電壓下，上導(dǎo)擺度降70um，下導(dǎo)擺度降60um，上機(jī)架水平振動(dòng)降20um；配重的效果比較明顯。動(dòng)平衡處理可以將質(zhì)量不平衡現(xiàn)象有效降低，從而對(duì)磁力不平衡的現(xiàn)象進(jìn)行了控制。

2.3 對(duì)機(jī)組軸線進(jìn)行處理

對(duì)整個(gè)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行情況取決于機(jī)組軸線的質(zhì)量因此，在處理的時(shí)候，要做到謹(jǐn)慎。通過對(duì)盤車全面進(jìn)行檢查，了解基本的資料以后，便可以進(jìn)行拆卸處理了。通過掌握的現(xiàn)狀與計(jì)算可以知道：機(jī)組軸線偏差原本就是存在的，原上端軸和法蘭面聯(lián)結(jié)，并添加一個(gè)0.03mm的薄墊片。另外，上端軸止口的尺寸偏差比較大，按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，但實(shí)際會(huì)出現(xiàn)間隙，對(duì)上端軸回裝的定位產(chǎn)生一定的影響。

對(duì)盤車軸線進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，待中心、水平及其受力調(diào)整合格以后方可進(jìn)行。通過對(duì)于盤車進(jìn)行計(jì)算，可以發(fā)現(xiàn)，測(cè)量上端軸回裝定位是否存在誤差，偏差值結(jié)合盤車的計(jì)算，可以對(duì)上端軸定位進(jìn)行調(diào)整，保證不超過0.04mm的偏差，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)三導(dǎo)同軸的目標(biāo)。盤車指標(biāo)也要符合國家標(biāo)準(zhǔn)，除此以外，上導(dǎo)軸領(lǐng)圓度偏差也可通過盤車進(jìn)行計(jì)算得出。因此，在各導(dǎo)軸承4個(gè)對(duì)稱方向安裝盤車百分表，從而對(duì)上導(dǎo)軸領(lǐng)圓度約0.08mm的直徑差進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，這對(duì)機(jī)組的正常運(yùn)行留下了一定的隱患。

3 結(jié)束語

綜上所述，水輪發(fā)電機(jī)已取得了廣泛的應(yīng)用，但由于經(jīng)驗(yàn)欠缺仍存在著一些問題，若機(jī)組出現(xiàn)了異常的振動(dòng)現(xiàn)象，不但會(huì)對(duì)設(shè)備造成了損壞，甚至還會(huì)造成人員傷亡，還會(huì)阻礙企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，要對(duì)水輪發(fā)電機(jī)上導(dǎo)擺度超標(biāo)問題進(jìn)行深入的研究，并找尋到相應(yīng)的處理措施，從而促進(jìn)企業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

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收稿日期：2018-11-13

作者簡介：文 晗（1995-），助理工程師，本科，主要從事水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行工作。