M壩水輪發(fā)電機調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)的問題及解決方案

王小龍

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部，云南 昆明650032）

1 M壩水電站機電設備概況

斯里蘭卡Moragahakanda首部水庫工程（簡稱M壩）位于科倫坡東北約190 km的Amban Ganga河上（馬哈維利河的一條主要支流），地處中部省（Central Province）東北部，靠近中部省與東部省（Eastern Province）的省界。Moragahakanda首部水庫工程為EPC總承包項目，項目總投資252 302 221美元。工程主要包括灌溉、給水和發(fā)電等多功能建筑物，由粘土心墻堆石壩、1號RCC副壩、發(fā)電廠房、輸電線路、施工導流結(jié)構(gòu)組成。

M壩主廠房設置有4臺立軸混流式水輪發(fā)電機組，有2臺7.5 MW機組和2臺5 MW機組，總裝機容量25 MW。

2 機組調(diào)試試運行中遇到的問題及解決方案

2.1 問題1：G2機組下導軸承擺度超標且隨著時間延長而增大

第1次啟動：5月5日11:20，總指揮發(fā)令G2機組（首臺機組）首次開機，按程序依次退出檢修密封、制動器，啟動各輔機設備，退出接力器鎖定，緩慢開啟導葉致機組轉(zhuǎn)速至10%，各部位無異常聲響，停機檢查各部位無異常；11:30再次開機至50%轉(zhuǎn)速，短暫停留各部位無異常，11:32升速至100%（272.7 r/min）轉(zhuǎn)速，導葉開度28.4%，水頭24.8 m，此時發(fā)現(xiàn)下導擺度超標且隨著時間的延長在逐漸增加，經(jīng)觀察分析后，12:21總指揮下令停機檢查。G2機組首次啟動過程中振動/擺度監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。

表1 G2機組首次啟動振動/擺度監(jiān)測記錄表單位：μm

第1次檢查：拆開下導軸承油盆蓋板，檢查發(fā)現(xiàn)個別下導軸承瓦支撐螺栓套筒與軸承體點焊部位斷裂，套筒出現(xiàn)松動，根據(jù)廠家制造圖紙，下導軸承瓦支撐螺栓套筒應在廠內(nèi)與軸承體進行焊接牢固，屬于主機廠制造缺陷，懷疑此為下導軸承擺渡超標的原因。

第1次處理：現(xiàn)場對下導瓦支撐螺栓套筒開焊部位重新進行點焊處理，見圖2所示，之后重新抱瓦和調(diào)整瓦間隙至設計要求后封蓋油盆蓋板。

圖1 發(fā)電機下導軸承結(jié)構(gòu)圖

第2次啟動：5月6日10:29，總指揮發(fā)令開機，退出檢修密封、制動器，啟動各輔機設備，拔出鎖定，10:31機組轉(zhuǎn)速升至100%（272.7 r/min），各部位無異常聲響，導葉開度28.4%，水頭24.9 m，因下導擺度再次超標且隨著時間的延長在逐漸增大，經(jīng)觀察分析后，11:25總指揮下令停機檢查。G2機組第2次啟動過程中振動/擺度監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2。

圖2 下導軸承瓦支撐螺栓套筒與軸承體點焊開裂后重新點焊

表2 G2機組第2次啟動后振動/擺度監(jiān)測記錄表單位：μm

第2次檢查：再次拆開下導軸承油盆蓋板，檢查發(fā)現(xiàn)下導軸承瓦支撐螺栓套筒點焊之后個別瓦間隙仍然增大，再次查閱機組原始盤車記錄和安裝圖紙，均沒有發(fā)現(xiàn)問題，現(xiàn)場安裝技術(shù)人員一時陷入了困惑。

經(jīng)過兩天時間的檢查和分析，安裝程序和質(zhì)量檢驗數(shù)據(jù)均沒有問題。求助主機制造廠提供下機架和下導軸承體的加工圖，從制造環(huán)節(jié)分析，因為有的制造環(huán)節(jié)的細節(jié)從外觀檢查是看不到的，例如下導軸承瓦支撐螺栓的套筒底部的焊接質(zhì)量等，根據(jù)加工圖，下導軸承瓦支撐螺栓的套筒底部與軸承體應該滿焊，該部位受力較大且對擺度能產(chǎn)生影響，因此懷疑下導軸承瓦支撐螺栓套筒底部未按加工圖滿焊，因為該部位是隱蔽部位，從外觀無法直接看到，建議從軸承體外部把套筒封板刨開后檢查，如未滿焊則進行滿焊處理。

用碳弧氣刨刨開所有下導軸承瓦支撐螺栓套筒的封板，檢查發(fā)現(xiàn)果然全部下導軸承瓦支撐螺栓的套筒底部與軸承體都沒有進行滿焊，只是進行了點焊，此部位受力較大，因此懷疑套筒底部沒有進行滿焊處理導致該套筒存在柔性缺陷，是導致下導擺度超標且隨著時間延長而增大的原因。

第2次處理：對所有的下導軸承瓦支撐螺栓套筒底部圓周方向與軸承體進行滿焊處理，最后再把每個套筒的封板進行封焊，見圖3所示。

圖3 下導軸承瓦支撐螺栓套筒底部滿焊處理

第3次啟動驗證：5月9日10:16，總指揮發(fā)令開機，退出檢修密封、制動器，啟動各輔機設備，拔出鎖定，10:21機組轉(zhuǎn)速升至 100%（272.4 r/min），各部位無異常聲響，導葉開度26.9%，水頭24.9 m。本次開機檢查驗證下導軸承瓦支撐螺栓套筒的處理效果，發(fā)現(xiàn)下導擺度相比之前2次已大大降低，長時間運行后擺度值穩(wěn)定在178 μm左右，低于報警值225 μm。處理G2機組第3次啟動過程中振動/擺 度監(jiān)測數(shù)據(jù)見表3。

表3 G2機組第3次啟動后振動/擺度監(jiān)測記錄表單位：μm

問題1的分析和處理結(jié)論：G2機組首次開機發(fā)現(xiàn)的擺度超標問題，通過現(xiàn)場安裝技術(shù)人員2次的檢查分析和處理，特別是在第1次處理之后問題沒有解決的情況下，現(xiàn)在安裝技術(shù)人員一時間陷入了困惑，期間花費了2 d時間，通過分析原始盤車數(shù)據(jù)和安裝圖紙均沒有找到出現(xiàn)該問題的原因，最后求助于主機制造廠提供下機架和下導軸承體的加工圖紙，通過對加工圖紙的分析，找到了下導擺度出現(xiàn)問題的疑點。第1次是從外觀直接發(fā)現(xiàn)的問題，第2次是從結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)現(xiàn)的問題，問題的根本原因是設備在主機制造廠內(nèi)制造過程中沒有嚴格按圖紙制造而產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷。現(xiàn)場對問題的處理過程符合常理，對下導擺度超標問題的分析正確，處理方法得當，處理效果令人滿意。

因G2機組是首臺啟動的機組，該問題的解決也為其他3臺機組提供了現(xiàn)成的經(jīng)驗，在其他3臺機組啟動前就提前把該問題進行了檢查和處理，因此其他3臺機組直接避免了該問題，節(jié)省了寶貴的調(diào)試工期。

2.2 問題2：G2機組在做機械過速試驗時的甩油問題

問題的發(fā)生：5月9日下午，M壩機組啟動試運行小組對G2機組進行了瓦溫試驗和調(diào)速器空載試驗，并于17:36開始進行過速試驗。因庫區(qū)水頭（24.7 m）低于額定發(fā)電水頭，導葉開至全開時轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速的146.7%，未能達到150%的機械過速值，過速時上導油盆蓋上的呼吸器和測溫電阻出線孔出現(xiàn)溢油現(xiàn)象，停機檢查發(fā)現(xiàn)定子鐵心和線棒上沾有少量油漬。

甩油處理：停機后安排人員對轉(zhuǎn)子和定子上面的油漬進行了清理，擦干了轉(zhuǎn)子內(nèi)部的油漬，用干凈的白布清理轉(zhuǎn)子間隙和定子上下線棒上的油漬，短時間內(nèi)將溢出的全部油漬清理干凈。

問題分析：現(xiàn)場安裝技術(shù)人員和廠家代表共同進行了分析，分析后共同認為廠家設計的上導油盆呼吸器比較矮，測溫電阻出線孔未設計任何封蓋裝置，機組過速時上導油盆中的油擾動較大，油位升高后從呼吸器和測溫電阻出線管中溢出。

解決措施：根據(jù)上述分析，現(xiàn)場采取加高呼吸器高度和測溫電阻出線管加裝密封蓋的辦法，并進行了驗證，此方法正確有效，并在其他機組上進行了同樣的改造，后續(xù)機組在做機械過速試驗時未再出現(xiàn)甩油問題。

圖3 上導油盆呼吸器加高處理

3 結(jié)語

水電站水輪發(fā)電機組啟動試運行是一項非常重要的工作，試運行過程中會遇到各種各樣的問題，有的是施工問題，有的是設備制造問題，還有的是設計問題，無論是什么問題，都需要現(xiàn)場試運行人員在機組試運行中仔細觀察，提前發(fā)現(xiàn)問題并認真思考、深入分析問題的原因及解決辦法，以避免發(fā)生事故，對提高水輪發(fā)電機組設備的安全運行和使用壽命有重要意義。