水輪發電機組擺度傳感器的安裝位置

張 瑞

（大唐四川電力檢修運營有限公司，四川 成都 610037）

1 引言

水輪發電機組擺度過大是一種有害現象，會影響到機組的使用壽命。擺度過大會造成瓦溫過高燒瓦、軸領局部過熱變形、轉輪與過流部件撞擊、零部件疲勞、軸承螺絲松動等，這對于水輪發電機組運行來說相當危險，嚴重地威脅機組安全運行。擺度通頻值大小通過電渦流傳感器測得，測量值是判斷機組是否安全運行的重要數據，擺度測量準確性至關重要[1，2]。

機組擺度過大，根據水輪發電機組的特性，產生原因主要有機組軸線折線度和垂直度不夠、軸承剛性不夠、動不平衡、水力不平衡、傳感器問題等。如不是上述原因造成擺度過大，那么本文提出的水輪擺度安裝位置影響擺度測量值，為機組在線監測的數據準確性提供參考。

2 擺度過大測試分析

2.1 機組概況

某電站2 號機組額定轉速214.3 r/min,額定負荷18 MW，推力是剛性支撐，水導瓦是橡膠材質，水導單邊間隙300 μm，機組A 修后進行驗收試驗[3]，第一次試開機水導擺度通頻值最大達到703 μm，各導軸承瓦溫正常，溫差不大，詳見表1。

表1 2 號機組開機后帶4.5 MW 負荷各穩定性參數

2.2 機組擺度的測量及分析

檢查檢修數據記錄，盤車、推力瓦受力的數據合格，水導軸承剛性滿足設計要求，電渦流傳感器鑒定合格。經25%nr、75%nr、100%nr速變轉速測試，詳細數據見表2、表3、表4。

表2 2 號機組25%nr 上導、水導的數據

表3 2 號機組75%nr 上導、水導的數據

表4 2 號機組100%nr 上導、水導的數據

通過表2~ 表4 變轉速數據可以看出，水導擺度通頻值在25%nr達到400 多μm，但從25%nr~100%nr變轉速過程中，水導擺度通頻值變化很小，轉頻幅值接近通頻值，轉頻值相位基本不變。不滿足動不平衡特征（轉頻幅值與轉速的平方基本成正比關系；同一位置的兩個擺度相位差基本成90°），未進行變勵磁測試。2×頻分量基本沒有，機組軸線度符合設計要求。

通過試驗數據、盤車數據、推力受力數據、傳感器線路校驗可以肯定，水導擺度過大原因不是動不平衡、主軸軸線度和垂直度、軸承剛性、傳感器等問題[4]。

3 機組擺度的安裝位置

通過相關試驗數據進行分析，不是機組軸線折線度和垂直度不夠、軸承剛性不夠、動不平衡、水力不平衡、傳感器問題等引起擺度過大。擺度過大，瓦溫正常，懷疑原安裝位置的擺度接近實際值。技術人員拆開水導軸承蓋，在水導瓦架位置增加安裝擺度傳感器，進行空轉測試。

經過空轉測試，水導兩處位置擺度測量相差很大，詳細數據見表5。技術人員對原擺度傳感器安裝位置進行檢查，發現被測主軸部位（見圖1 原傳感器安裝位置）在廠家未進行精加工，加上未對該部位的圓度、中心進行校驗，此被測主軸部位與軸領不同心，說明擺度的安裝位置直接影響擺度測量的準確性，擺度安裝位置是保證擺度測量準確性的技術條件之一[5]。

圖1 水導傳感器的安裝位置

表5 2 號機組水導的數據

為保障機組水導軸承安全經濟運行，在水導軸承處選主軸精工面安裝擺度傳感器（見圖1 現傳感器安裝位置，主軸精加工面與軸領同心）。再次開機對上導、水導擺度進行測量，機組空載時水導擺度X 測量值280 μm，水導擺度Y 測量值234 μm，與瓦架處測量值相近，接近水導擺度實際值。考慮到機組開機時間短、未帶負荷，水導軸承潤滑系統未建立。經過72 h 滿負荷運行，水導擺度X 保持210 μm，水導擺度Y 保持109 μm（見圖2），上導擺度變化很小。機組恢復到正常運行狀態。

圖2 72 h 滿負荷水導擺度測試數據

圖3 電渦流工作原理圖

4 結語

電渦流傳感器的工作原理：當接通傳感器系統電源時，在前置器內部會產生一個高頻信號，該信號通過電纜送達探頭的頭部，在頭部周圍產生交變磁場H1。如果在磁場H1 的范圍沒有金屬導體接近，則發射到這一范圍內的能量都會被釋放；反之，如果有金屬導體接近探頭頭部，則交變磁場H1 將在導體的表面產生電渦流場，該電渦流場會產生一個方向與H1 相反的交變磁場H2，由于H2 的反作用，就會改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位，即改變了線圈的有效阻抗。這種變化既與電渦流效應有關又與靜磁學效應有關。

電渦流傳感器測量的主軸部位的圓度、油漆、污物等都會影響測量準確性，擺度是水輪發電機組穩定性參數的重要指標，擺度也是機組安全運行分析數據之一，擺度過大必須停機檢查，消除機組故障，才能開機運行。擺度測量準確性至關重要。如擺度測量準確性得不到保證，就會沒有任何經濟價值，消耗水電站大量的資源，造成水電站資源浪費。為了保障機組擺度的準確性，擺度傳感器的安裝位置非常重要，同時，主軸部位必須是精加工面，圓度中心必須符合設計要求。白鶴灘、楊房溝電站某臺機組導軸承的擺度通過改變擺度傳感器的安裝位置，擺度幅值測量準確性得到了保障。

擺度是水力發電機組穩定性參數的重要指標，保障擺度測量準確性，才能為水輪發電機組安全經濟運行提供重要的數據，有效地解決水輪發電機組各種故障。在保障傳感器定期檢定前提下，保障擺度測量準確性，為水電站機組安全經濟運行分析數據提供保障。本文首次從試驗測試和實際驗證兩個方面，驗證擺度安裝位置是影響測量值的重要因素。