水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試問題分析及處理措施

汪文

摘要：水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試直接決定著水輪機(jī)組的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，這也在一定程度上證明了企業(yè)的生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)活動(dòng)能力?；诖?，本文探究水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試存在的問題及處理措施，旨在為保證水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)組;調(diào)試問題;處理措施

引言

在水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行過程中，異常振動(dòng)問題是最為常見的，也是最主要的故障問題。正因如此，在水電站設(shè)計(jì)與運(yùn)行維護(hù)過程中，水輪發(fā)電機(jī)組的異常振動(dòng)問題始終都是水電站面臨的實(shí)際問題。針對(duì)那些經(jīng)過大修理之后的發(fā)電機(jī)組以及新安裝的發(fā)電機(jī)組，解決振動(dòng)問題刻不容緩，已經(jīng)成為提升水輪發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件。

1水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試問題和解決措施

1.1振動(dòng)故障產(chǎn)生的危害

振動(dòng)故障是水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中不可避免的現(xiàn)象之一，振動(dòng)故障不僅會(huì)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行帶來巨大影響，而且會(huì)給振動(dòng)機(jī)組的安全性造成危害，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）引起發(fā)電機(jī)零部件金屬焊縫疲勞，使之出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)組破壞甚至是報(bào)廢。（2）造成水輪發(fā)電機(jī)組各部位緊密連接部件松動(dòng)，導(dǎo)致緊固件斷裂，加劇被連接部分振動(dòng)，使其迅速損壞。（3）加速發(fā)電機(jī)組磨損，比如大軸的劇烈擺動(dòng)使軸與軸瓦溫度升高，導(dǎo)致軸承燒壞。

1.2造成水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的根本原因

1.2.1轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡

利用頻譜分析儀得知上導(dǎo)與下導(dǎo)的擺度基本上是以工頻分量為主體，其他，頻率的分量較小。因此，可以初步判斷水輪發(fā)電機(jī)組的異常振動(dòng)屬于普通性質(zhì)的強(qiáng)迫振動(dòng)。所以，上導(dǎo)與下導(dǎo)軸承出現(xiàn)失穩(wěn)、軸瓦緊力不足等問題基本上可以被排除。同時(shí)，根據(jù)機(jī)組各部件的安裝資料表明，安裝不會(huì)造成機(jī)組的振動(dòng)問題。在排除了上述因素之后，基本上可以斷定在定速初期發(fā)生下導(dǎo)擺度超標(biāo)的根本原因是因?yàn)樗啺l(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。這是因?yàn)樵谒啺l(fā)電機(jī)組中各導(dǎo)軸承的擺度工頻幅值會(huì)伴隨著轉(zhuǎn)速的升高而相應(yīng)增加，且各導(dǎo)軸承的X向與Y向之間的基頻相位差值在90°，所以，軸系一定存在著質(zhì)量不平衡問題，可以采取動(dòng)平衡方法進(jìn)行處理。

1.2.2水力原因

當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)水流道不通暢時(shí)，會(huì)有漩渦從進(jìn)水流道進(jìn)入水輪發(fā)電機(jī)組中，引發(fā)水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)現(xiàn)象，且振動(dòng)會(huì)隨著水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況變化而不斷變化。另外，導(dǎo)葉不均勻?qū)е碌乃啺l(fā)電機(jī)組振動(dòng)問題常發(fā)生于低比速的水輪發(fā)電機(jī)組中，這主要是因?yàn)樗啺l(fā)電機(jī)組與導(dǎo)葉片的位置較近，導(dǎo)葉片的不均勻也會(huì)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。

1.2.3電磁原因

水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分受到不平衡磁拉力影響，而發(fā)生機(jī)組振動(dòng)故障問題。通常情況下，隨著勵(lì)磁電流的增大水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)情況也會(huì)相應(yīng)的增大，振動(dòng)最為明顯的位置為上機(jī)架。此外，如若沒有固定好定子繞組，那么在較高的電氣負(fù)荷與電磁負(fù)荷影響下，定子繞組與水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組就會(huì)發(fā)生振動(dòng)問題，且伴隨著轉(zhuǎn)速的不斷加快，振動(dòng)問題也越發(fā)明顯。

1.3水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試問題

1.3.1甩油、溢油

某日，本項(xiàng)目中水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試小組分別對(duì)6臺(tái)HLA743-LT-200型水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行瓦溫試驗(yàn)，出現(xiàn)了甩油和溢油問題。這主要是因?yàn)轫?xiàng)目所在地上游部分蓄水水平面的水輪機(jī)入口垂直高度低于額定的發(fā)電水頭值，使得導(dǎo)葉開至全開時(shí)的額定轉(zhuǎn)速仍未能達(dá)到機(jī)械過速值，過速時(shí)上導(dǎo)油盆蓋上的呼吸器和測(cè)溫電阻出線孔出現(xiàn)了甩油和溢油的現(xiàn)象，同時(shí)定子鐵芯和線棒上也沾有少量的油漬。現(xiàn)場(chǎng)安裝技術(shù)人員和廠家代表共同分析和研究后認(rèn)為：廠家設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的上導(dǎo)油盆中呼吸器較矮，測(cè)溫電阻出線孔處沒有設(shè)置封蓋裝置，在水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，由于上導(dǎo)油盆中的擾動(dòng)較大，當(dāng)油位不斷升高之后，油就從呼吸器和測(cè)溫電阻出線孔中甩出和溢出。

1.3.2下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒底部未按加工圖滿焊

工作人員再次拆下下導(dǎo)軸承油盆蓋板，經(jīng)過更進(jìn)一步的檢查發(fā)現(xiàn)下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套在經(jīng)過電焊之后依然有個(gè)別瓦間隙持續(xù)增大，工作人員查閱了水輪發(fā)電機(jī)組原始記錄的安裝流程，均沒有任何問題。后經(jīng)過兩天時(shí)間的觀察，同時(shí)求助水輪發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家得到了下機(jī)架和下導(dǎo)軸承加工圖紙，另從設(shè)備的制造角度分析發(fā)現(xiàn)：下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒底部與軸承體部位應(yīng)滿焊，這一部位不僅受力大，還可能會(huì)對(duì)擺度造成重要影響，由此懷疑該部位未按照加工圖滿焊，又由于該部位是水輪發(fā)電機(jī)組的隱蔽部位，從外觀無法直接看到，因此需要拆開軸承體外部套筒封板后進(jìn)行檢查，如果未滿焊應(yīng)做滿焊處理。

2水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試問題的處理措施

2.1水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)問題的治理效果

在首次加重方案的計(jì)算上，可以通過對(duì)定速初期各軸承的擺度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，P=18.5kg∠20°。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)過程中，工作人員發(fā)現(xiàn)該加重計(jì)算方案正好位于轉(zhuǎn)子已有配重塊的對(duì)面，所以，將原始的配重塊去掉即可，因此，首次加重方案應(yīng)該是去重以后的計(jì)算數(shù)據(jù)，為：P=20kg∠200°。在經(jīng)過動(dòng)平衡處理后，水輪發(fā)電機(jī)組各個(gè)軸承的相應(yīng)擺度幅值得到了一定程度的改善，且下導(dǎo)擺度在定速初期有明顯的下降，并且，各軸承的擺度在定速過程中攀升情況持平穩(wěn)發(fā)展態(tài)勢(shì)，說明動(dòng)平衡處理具有十分明顯的效果。但是，此時(shí)的擺度攀升問題依然存在，為了緩解各軸承在定速過程中的擺度攀升問題，施工技術(shù)人員應(yīng)該繼續(xù)實(shí)施動(dòng)平衡處理。并且，根據(jù)首次的加重效果，可以繼續(xù)進(jìn)行加重，P=10kg∠200°。通過動(dòng)平衡處理以后，不僅改善了定速初期的擺度幅值，還有效地緩解了軸承擺度攀升的問題，達(dá)到了預(yù)期的配重目的。通過此次動(dòng)平衡處理，轉(zhuǎn)子本身的機(jī)械不平衡已經(jīng)處于最低水平，而且，在定速過程中，各導(dǎo)軸承的擺度均控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，工頻相位也基本上不會(huì)發(fā)生變化，摩擦問題基本得到了消除，水輪發(fā)電機(jī)組擺度超標(biāo)現(xiàn)象得到了有效解決。

2.2甩油、溢油問題處理措施

關(guān)閉水輪發(fā)電機(jī)組，安排專業(yè)人員分別清理甩出和溢出的油漬，并擦拭轉(zhuǎn)子內(nèi)部的油漬，再使用干凈的白布清理轉(zhuǎn)子間隙、定子上下以及線棒上的油漬，以上這些工作需要在短時(shí)間內(nèi)迅速完成。另外，通過加高呼吸器、加裝密封蓋等方法解決甩油和溢油的問題。實(shí)踐證明，這些方法不僅正確且十分有效，因此，在其他機(jī)組上進(jìn)行了試驗(yàn)和改造，后續(xù)水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中未再出現(xiàn)該類問題。

2.3下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒底部滿焊處理措施

通過碳弧氣刨的方法，將下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒全部刨開，發(fā)現(xiàn)確實(shí)是下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒底部未做滿焊處理，僅僅進(jìn)行了點(diǎn)焊，該部位是本項(xiàng)目水輪發(fā)電機(jī)組中受力最大的部位，套筒底部沒有進(jìn)行滿焊不僅成為該套筒出現(xiàn)柔性缺陷的一個(gè)重要因素，也成為下導(dǎo)軸承擺度超標(biāo)的主要原因之一。處理方式如下：對(duì)所有未經(jīng)過滿焊的下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒底部進(jìn)行滿焊處理，再將每一個(gè)套筒封板同樣進(jìn)行全部封焊。

結(jié)語

水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試是一項(xiàng)十分重要的工作，在調(diào)試期間會(huì)遇到各種各樣的問題，如振動(dòng)故障、甩油/溢油或施工和設(shè)備制造等方面的問題，但不論是什么問題，都需要調(diào)試人員仔細(xì)觀察，分析問題形成的原因，提出解決辦法，避免安全事故的發(fā)生，這對(duì)保障水輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行和使用壽命具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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