抽蓄電站機組“軸系擺頭”的原因分析及處理

劉春青，王立勇，許 崢

(吉林松江河水力發電有限責任公司，吉林 白山 134500)

0 概述

抽蓄電站機組擺度大多存在“擺頭現象”，即上導擺度大，下導擺度小，軸系的整體姿態呈“啞鈴”型，這是ALSTOM設計體系各型機組的普遍特征。產生這種現象的原因是多方面的，機組結構設計不合理、盤車要求不嚴等對機組擺度影響較大。

1 “軸系擺頭”數據及原因

某抽蓄水輪發電機組啟機空轉運行近100 m in，在此過程中上、下導軸承的擺度變化最為明顯，上導軸承擺度由開機時的250 μm增至330 μm，增幅為80 μm；下導軸承擺度由開機時的410 μm降為125 μm，降幅為285 μm。圖1是該抽蓄水輪發電機組空轉時的軸系姿態，機組軸線彎折，已呈“啞鈴”型。

經檢查，機組發生軸系“擺頭”現象的主要原因是：上導軸承熱脹增大了軸瓦間隙，造成發電機上、下導軸承的受力發生較大變化。

2 解決措施

2.1 調整機組軸線

對比機組軸系盤車數據結果，相對下導擺度，分析上、下導擺度是否符合運行要求。如不符合，則重新調整機組軸線，使轉子、定子中心和轉輪止漏環中心的同心度調試達到安裝標準要求，盡量使其中心合一，確保軸線不出現彎折現象。

圖1 抽蓄水輪發電機組軸系姿態

2.2 機組動平衡試驗處理

機組動平衡試驗變轉速試驗的起始轉速，以60 %額定轉速為宜。轉速太低，不僅對軸承傷害較大，而且作用意義不大。動平衡試驗變勵磁試驗一般從勵磁電壓0開始，每10 %為1個點，直至100 %額定電壓。對比變轉速、變勵磁試驗結果，最終確定機組動平衡試驗的配重相位。通過機組增加配重塊措施，減小轉子不平衡力，進一步優化機組軸線，提升運行穩定性。

2.3 減小上導軸瓦間隙

適當調小上導軸瓦間隙，可增大上導瓦膜剛度，從而使上導軸承擺度減小。根據水輪機迷宮間隙與發電機定、轉子氣隙的均勻程度，將大軸中心定位，并固定好大軸，實測8塊上導軸瓦間隙值。按照實測軸瓦間隙減小0.13 mm的要求，確定上導各軸瓦間隙調小值，預計單邊約0.07～0.10 mm。目前，大多數國內投運機組軸瓦間隙的安裝實際值比設計值都要小0.05～0.10 mm(單邊)，這是機組試運長期積累的經驗。

2.4 改進機組結構設計

ALSTOM設計體系的機組大都存在“擺頭”現象，主要原因有如下3點：

(1) 上導軸承油冷卻效果不好，軸承油槽油溫較高，熱脹原理導致上導瓦間隙變大；

(2) 下導軸承用推力頭做軸頸，而推力軸承瓦溫較高(接近80 ℃)，溫升較大(啟機時25 ℃，熱穩定后70 ℃)，使下導軸瓦間隙因軸頸熱脹而變小；

(3) 勵磁引線在發電機頂軸上通過時的布置為90°夾角，此時通電的勵磁引線在發電機定、轉子磁場中受到磁拉力作用，使轉子大軸受到不平衡力。

針對上述原因，可加大冷卻器容量，提升軸承冷卻效果；另外結合機組大修作業改進勵磁引線布置形式，將勵磁引線按180°夾角布置，進一步減小不平衡力。表1為加大冷卻容量、改善軸承冷卻效果后機組軸承運行數據。

表1 加大冷卻器容量后機組軸承運行數據

3 總結

通過精調軸線和轉子配重、減小上導軸瓦間隙及加大冷卻器容量等措施，明顯削弱機組“軸承擺頭”現象，使機組軸線處于安全、合理的運行范圍。建議在大修期間，將勵磁引線布置角度為180°夾角，減小不平衡力，達到機組運行的最優工況。