蒲石河抽水蓄能電站1號機組振擺狀態分析

陶迎新，董興順，張子龍，張 超

遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司

蒲石河抽水蓄能電站1號機組振擺狀態分析

陶迎新，董興順，張子龍，張 超

遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司

遼寧蒲石河抽水蓄能電站1號機組為哈爾濱電機廠有限責任公司生產制造，全面掌握機組振擺情況，驗證是否滿足國標要求，并為機組檢修提供參考，以便檢修時調整軸線或瓦間隙。

機組；振擺；脈動；分析

1 概述

遼寧蒲石河抽水蓄能電站位于遼寧省丹東市寬甸滿族自治縣境內，安裝4臺單機額定容量為334MVA（發電工況）的單級混流可逆式水泵水輪機-發電電動機組，發電電動機為立軸半傘式可逆同步電機，水泵水輪機額定轉速333.3rpm，額定水頭308m，轉輪葉片數9個。其主要任務是為系統承擔調峰、填谷和提供事故備用，同時擔任系統調頻、調相等任務，以緩解系統嚴重的調峰矛盾，提高系統供電質量，為電網安全運行提供保證。

圖1 1號機組發電300MW工況上導、下導、水導擺度趨勢

圖2 1號機組抽水-300MW工況上導、下導、水導擺度趨勢

2 評價標準

區域A：振動數值在此范圍內的設備可認為是良好的并可不加限制地運行，新機一般在區域A內進行考核；

區域B：振動數值在此范圍內的設備可以接受長期運行；

區域C：振動數值落入此范圍內，提請注意安排維修。一般，該機器還可以運行一段有限時間，直到合適機會進行檢修；

區域D：振動數值落入該范圍的設備被認為極有可能導致損毀事故。

根據蒲石河電站機組的轉速（333.3r/min），查得擺度允許值（峰峰值）為248μm。

《水輪發電機組安裝技術規范》GB/T 8564-2003規定：在任何情況下，轉速在250～600 r/min以下的機組，水輪機導軸承處的絕對擺度不得超過0.25mm。

2.1 機組振動評價標準

（1）頂蓋振動

《水輪發電機組安裝技術規范》GB/T 8564-2003規定，額定轉速在250≤n＜375r/min區間，其頂蓋水平振動小于50μm，頂蓋垂直振動小于60μm。

對照國家標準，蒲石河電站機組頂蓋振動(雙幅)允許值：水平振動小于50μm，垂直振動小于60μm。

（2）機架、定子鐵心振動

對照國家標準，蒲石河電站機組上機架振動(雙幅)允許值：垂直振動不大于50μm、水平振動不大于70μm；下機架振動允許值：垂直振動不大于50μm、水平振動不大于70μm。

2.2 機組壓力脈動評價標準

通過計算蒲石河電站機組比轉速ns為：149，其尾水管壓力脈動峰-峰值應不大于相應運行水頭的3%，蒲石河電站機組尾水管壓力脈動運行峰-峰值不大于90.6kPa。

圖3 1號機組發電300MW工況上機架、下機架、頂蓋振動趨勢

圖4 1號機組抽水-300MW工況上機架、下機架、頂蓋振動趨勢

3 機組振擺狀態監測分析

2015年1-3月,1號機組發電工況所帶負荷集中在300MW和200MW附近區間，抽水工況負荷集中在-300MW附近區間，該工況下，負荷穩定時間超過1小時，本報告只是對以上負荷區間的機組振擺、壓力脈動、溫度進行趨勢分析。

3.1 軸系擺度評價

通過對2015年1-3月1號機組發電工況帶有功功率300MW，200MW，抽水工況-300MW，上導擺度、下導擺度、水導擺度的時域波形、頻譜圖與數據對比分析。

可以看出，1號機組在發電、抽水工況下，上導擺度在179～233μm范圍內變化，下導擺度在60～134μm范圍內變化，水導擺度在56～89μm范圍內變化，均未超過國家標準限值250μm，且趨勢穩定性較好，上導擺度較大，建議加強觀察、監督。各部擺度趨勢見圖1、圖2。

3.2 機組振動評價

分析上機架振動、下機架振動、頂蓋振動的時域波形、頻譜圖與數據對比，可以看出1號機組上下機架水平振動自2014年10月開始有上升趨勢，下機架水平振動2014年12月起超過國家標準，建議加強觀察；其余振動測點測值較為穩定，無明顯變化和異常。各部振動趨勢見圖3、圖4。

3.3 壓力脈動評價

2015年1-3月，1號機組在發電工況帶有功功率300MW及200MW，抽水工況功率-300MW，通過對蝸殼進口、頂蓋、尾水管進口及導葉后壓力脈動趨勢圖對比分析。

可以看出，1號機組在發電300MW工況下轉輪與導葉間壓力脈動1月28日后明顯上升，從30kPa上升至110kPa，之后在100kPa附近反復震蕩，2月18日～20日降到30～40kPa震蕩，3月7日再次升到100kPa附近反復震蕩；1號機組在發電200MW工況下轉輪與導葉間壓力脈動數據變化與300MW工況時相近，幅值未超過壓力脈動限制90.6kPa；轉輪與底環壓力脈動自1月28日開始反復出現超過限制90.6kPa數據，應盡快檢查傳感器或有無設備缺陷。其余各部壓力脈動較為穩定，無明顯異常。

各部壓力脈動趨勢見圖5、圖6。

4 結論

4.1 1號機組在發電、抽水工況下，上導、下導、水導擺度均未超過國家標準限值250μm，且趨勢穩定性較好。

4.2 1號機組上下機架水平振動自2014年10月開始有上升趨勢，下機架水平振動2014年12月起超過國家標準，建議加強觀察。

4.3 在發電300MW、200MW工況下，1號機組的轉輪與導葉、轉輪與底環壓力脈動間壓力脈動反復震蕩，出現超標準振動現象，檢查原因、排除缺陷或故障。

圖5 1號機組發電300MW工況各部位壓力脈動趨勢

圖6 1號機組抽水-300MW工況各部位壓力脈動趨勢

陶迎新（1982-），男，大學本科，遼寧朝陽人，工程師，從事水機管理工作。