某水電站臥式沖擊式水輪發電機組振動嚴重超標的分析與處理

楊 藝， 高 仁 瓊

(四川中鼎科技有限公司，四川 成都 610046)

某水電站臥式沖擊式水輪發電機組振動嚴重超標的分析與處理

楊 藝， 高 仁 瓊

(四川中鼎科技有限公司，四川 成都 610046)

某水電站中的一臺臥式沖擊式水輪發電機組振動嚴重超過規程要求的限定值，經多次試驗后提出了大軸塑性變形疊加質量失衡的假設，最終成功地處理了該超標振動，所取得的經驗希望能對其他臥式機組處理類似問題時參考和借鑒。

臥式沖擊式水輪發電機組；塑性變形；振動；分析；處理

1 概 述

振動是旋轉機械不可避免的現象。若能將其幅值限制在規程要求的限定值內，就能確保機組長期安全、穩定地運行。但機組的振動若超過規程要求的限定值，則對機組的安全穩定運行不利。

臥式沖擊式水輪發電機組通常都是高水頭、高轉速機組。一般情況下，這類機組在出廠前所做的靜平衡試驗已經比較完善，且其在現場的安裝工序較為簡單，故此類機組基本上無需作動平衡配重處理。由于此類機組特有的結構原因，基本上無法在其轉子端面上進行平衡處理。筆者在某水電站新機投運試驗項目中遇到一臺機組振動嚴重超標的情況。為了確保該電站機組的長期安全、穩定運行，筆者經過多次嘗試，終于將其振動降至規程要求的優良范圍內。

2 問題的發現

受某水電站業主方委托，筆者進場對某水電站臥式沖擊式水輪發電機組進行新機啟動運行穩定性驗收試驗。該發電機組額定轉速為750 rpm，額定水頭為527 m。在試驗過程中，筆者發現其中一臺機組推力軸承支撐處的振動在機組剛達到額定轉速時即超過100 μm，已大幅超過規程要求的限定值50 μm，初步判斷機組轉動部分存在嚴重的失衡。

受機組結構限制，我們無法在發電機轉子端面直接進行平衡處理，但該嚴重失衡將對機組的運行產生極大的危害，故盡快確定平衡方案并切實處理此嚴重失衡是保證發電機組能正常投運和長期安全、穩定運行的首要問題。

3 分析與處理過程及處理結果

由于無法直接在發電機轉子端面進行平衡處理，筆者會同業主、機組生產廠家及安裝單位進行討論協商，最終決定在機組端部的飛輪上試配重。

經過對試驗數據進行分析和計算并結合機組高轉速這一特點，第一次平衡處理選擇在理論失衡點+180°處點焊配重塊3 kg。施工完畢，機組尚未達到額定轉速，其推力軸承支撐處的振動就已超過100 μm，試驗結果與理論計算出現了完全相反的情況。

針對該情況，筆者對測點傳感器、軸位信號傳感器以及系統參數的配置進行了排查，確定不是由試驗設備的問題導致計算結果與試驗結果完全相反的情況。經過與業主、機組廠家及安裝單位協商，又在理論失衡點±90°處試加配重塊3 kg。試驗結果顯示：應在理論失衡點處施加配重，但這與平衡理論卻是相悖的。

經過再三考慮并充分溝通了業主尤其是機組生產廠家，筆者提出并解釋了上述相悖問題的可能性：該機組大軸制作完成后在橫放存放過程中由于重力作用導致其發生了塑性變形，且轉子裝配完成后失衡點正好處于塑性變形的相對處，則該塑性變形將會導致測試結果的完全相反，即機組存在大軸塑性變形和質量失衡的雙重問題。

據此，筆者提出了在理論失衡點處進行平衡處理并將配重塊質量加大至6 kg的處理意見，該意見得到了機組生產廠家的支持。施工完畢，機組重新開機至額定轉速，推力軸承支撐處的振動測值降低至約33 μm，達到規程要求的優良范圍。

最后，該機組繼續進行了后續試驗直至完成72 h試運行，機組的各項振動、擺度均在規程要求的優良范圍內。至此，該機組嚴重質量失衡問題得以消除。

4 結 語

筆者提出的該臥式沖擊式水輪發電機組的大軸由于存放原因而產生了塑性變形的假設，以及該塑性變形對于機組長期運行有何影響還有待于進一步的試驗證實，希望此例能給機組生產廠家、水電站以及專業同行提供一定的參考和借鑒。

TV7;TV737

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1001-2184(2017)05-0106-02

2017-05-10

楊 藝(1972-)，男，四川成都人，副總經理，助理工程師，從事水電站機組調試試驗及項目管理工作；

高仁瓊(1985-)，女，四川天全人，助理工程師，從事水電站機組調試試驗工作.

(責任編輯李燕輝)