潘家口電廠3號機組振動問題的分析與處理

劉夫果

（國網(wǎng)新源控制有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山 064300）

水輪發(fā)電機組是旋轉(zhuǎn)機械，在運轉(zhuǎn)中存在一定的振動。這是一種普遍存在的現(xiàn)象，不可能完全避免和消除，只要將振動限制在允許范圍內(nèi)，對機組本身及其工作并無大礙。但是經(jīng)常性的過大振動卻是十分有害。

潘家口蓄能電廠安裝了3臺單機容量為9萬kW可逆混流半傘式抽水蓄能機組。全部機電設(shè)備從國外引進，發(fā)電/電動機、水泵/水輪機、變頻器、變壓器、發(fā)電機出口斷路器以及二次控制部分等生產(chǎn)廠家為ABB公司。3號機組自1992年11月投入商業(yè)運行以來，雖然分別于1995年2月和2000年3月進行了吊轉(zhuǎn)子大修，但機組存在著較大的振動，主要情況見表1。

表1 3號機組檢修前的振動擺度值

1 問題分析

水電機組振動產(chǎn)生的原因較多，主要有機械、水力和電氣3個方面。由于這3個因素往往相互影響，交織在一起，使水電機組的振動變得非常復(fù)雜。要想減小機組振動，首先要找出產(chǎn)生振動問題的主要原因，并根據(jù)不同情況采取相應(yīng)的措施。

評價水電機組運行狀態(tài)的振動參數(shù)有：振幅、頻率、相角、振型。我們可以根據(jù)試驗找出的這些振動參數(shù)（其中主要是振幅和頻率）與機組運行參數(shù)的關(guān)系，從而初步確定振動的原因。

本機組為半傘式結(jié)構(gòu)，有上導(dǎo)、下導(dǎo)和水導(dǎo)3部導(dǎo)軸承，下機架為承重機架，轉(zhuǎn)軸由水輪機軸、驅(qū)動軸、轉(zhuǎn)子中心體和上端軸構(gòu)成，機組軸系見圖1。

圖1 3號機軸系示意圖

現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展迅速，所以在教學(xué)中筆者經(jīng)常以多媒體的形式，為學(xué)生播放與英語相關(guān)的內(nèi)容，其內(nèi)容形式多樣化，有英語流行歌曲MV形式，也有英語電影片斷，讓學(xué)生們在輕松的氣氛中學(xué)得一定的英語知識。高年級的學(xué)生由于距離工作崗位的時間越來越近，在教學(xué)的課間筆者還會給學(xué)生們播放英語國家日常交流或工作的情境對話，讓學(xué)生感知外國的文化氛圍。必要的時候筆者還鼓勵學(xué)生在課堂上演繹相關(guān)的對話情景，當(dāng)他們演繹完成后筆者會給予他們相應(yīng)的評價，也會對其中有問題的地方給予指點，這種形式既鍛煉了學(xué)生敢于表達自己的勇氣，也提高了他們的學(xué)習(xí)熱情。

3.防逃設(shè)施 山塘水庫魚鱉混養(yǎng)防逃設(shè)施包括泄洪渠攔魚柵、緩坡地帶的鐵網(wǎng)、水源渠的防逃設(shè)施等?？筛鶕?jù)水庫的地形地貌、水文情況等科學(xué)合理設(shè)置防鱉逃逸的設(shè)施。其中要考慮到最高水位時，防逃設(shè)施仍能起到作用。

綜上所述，學(xué)前教育的質(zhì)量會直接影響幼兒的健康成長。首先，由高校牽頭，吸納政府及相關(guān)幼兒服務(wù)單位以成立幼教協(xié)會，并由專人負責(zé)與政府、高校、用人單位的協(xié)同合作事宜。其次，嚴把學(xué)生質(zhì)量，應(yīng)招收有藝術(shù)加試合格證的學(xué)生入學(xué)，這是保障人才質(zhì)量的基石。最后，對入學(xué)后的學(xué)生要進行職業(yè)認同感及社會責(zé)任感的思政培訓(xùn)，讓學(xué)生牢記社會使命，肩負起學(xué)前教育事業(yè)健康發(fā)展的重任。

立式機組轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡，如果重心不在旋轉(zhuǎn)軸線上，機組運行時，由于所產(chǎn)生離心力的作用就可能會使軸線彎成弧形而造成“弓形回旋”（如圖2所示）；如果重心在軸線上，可是其質(zhì)量分布在軸向上不均，當(dāng)機組運行時，軸線兩側(cè)所受的離心力大小相等，方向相反，形成一個離心力偶從而就會出現(xiàn)“振擺”現(xiàn)象（如圖3所示）。兩者引起的振動隨轉(zhuǎn)速上升而加強，一般與轉(zhuǎn)速的平方呈線性關(guān)系。按理前者可用類似水輪機轉(zhuǎn)輪的靜平衡方法測量和處理，實際采用動平衡方法；后者不能用靜平衡方法測量和處理，必須采用動平衡方法，但一般在轉(zhuǎn)子直徑與鐵心長度之比不大于2.5~3.0的機組才會明顯表現(xiàn)，動平衡時需作兩端面試驗。

圖2 弓狀回旋

圖3 振擺

受力調(diào)整后進行修后盤車。如果軸線不合格，則要進行聯(lián)結(jié)面磨削或加墊處理。對法蘭，由于大機組一般不采用加墊處理，而磨削處理又操作困難，在一定范圍內(nèi)可采取改變各部法蘭連接螺栓的拉伸值進行調(diào)整。本機組驅(qū)動軸與水輪機軸連接螺栓的伸長值、轉(zhuǎn)子連接螺栓伸長值、加軸螺栓拉伸值見表5、表 6 和表 7。

由表3可知，交通便利度、服務(wù)半徑和能力、電能質(zhì)量和用電量這3個指標的權(quán)重較大，土地資源利用所占權(quán)重最小，這與物流企業(yè)配送中心選址和ELV充電站選址所考慮的實際原則相一致。

導(dǎo)軸承是用于承受機組轉(zhuǎn)動部分徑向不平衡力，使機組的軸線能在規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，其約束力與間隙大小有關(guān)。導(dǎo)軸瓦與軸頸的間隙過大，油膜厚，摩擦小，瓦溫低，但約束力小，軸運行擺度就可能大。從表1可以看出，下導(dǎo)處軸的擺度大，而下機架的水平振動卻較小，實測下導(dǎo)間隙總間隙達1.1 mm，數(shù)值較大，應(yīng)調(diào)小一點。

表2 修前推力瓦受力 單位：mm

表3 修前X方向盤車數(shù)據(jù) 單位：0.01 mm

檢查軸線必須進行盤車。修前盤車在各部導(dǎo)軸承瓦已經(jīng)拆除完畢，推力軸承受力已經(jīng)測量完畢，空氣間隙和迷宮間隙已經(jīng)測量完成并且確保無阻礙機組旋轉(zhuǎn)的情況下進行。有關(guān)測量數(shù)據(jù)見表2和表3。從表3中數(shù)據(jù)可以看出，上導(dǎo)的相對擺度已經(jīng)超出國家標準近兩倍，必須進行軸線調(diào)整。

由表1中的數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，機組運行時，轉(zhuǎn)軸在上導(dǎo)、下導(dǎo)處的運行擺度（徑向振動）較大，并有隨轉(zhuǎn)速增加而增大的趨勢，因此可初步斷定，此臺機組振動主要由轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡或者軸線不正引起的。

2 處理方法

根據(jù)以上分析，必須重新調(diào)整軸線。機組回裝完成后（各部導(dǎo)軸承未裝），先重新調(diào)整推力瓦受力，具體過程：①將百分表安裝在抗重螺栓下部測量孔內(nèi)，百分表小針壓進2~3 mm，大針指向零位；②用0~36 MPa的試壓泵從135 m高程的風(fēng)閘排污管打壓，高壓油泵打壓10.0 MPa轉(zhuǎn)子開始上升，15.0 MPa高壓油泵停止，轉(zhuǎn)子頂起1.47 mm ；③將百分表調(diào)零，釋放高壓油泵壓力使轉(zhuǎn)子落在推力軸承上，各百分表讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄數(shù)據(jù)，檢查各數(shù)據(jù)的偏差情況；④根據(jù)百分表讀數(shù)的偏差情況，擰動抗重螺栓來調(diào)整；⑤重復(fù)以上過程直至各百分表的讀數(shù)基本一致或相差不多。最終得到的推力瓦受力數(shù)據(jù)見表4。

表4 修后盤車前推力瓦受力 單位：mm

轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡總是客觀存在的，只是嚴重程度和對軸的振動影響大小不同而已。軸線不正本身是產(chǎn)生軸擺度的因素之一，并會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，進一步加劇軸的運行擺度，因此一般應(yīng)先檢查機組軸線是否存在缺陷。

關(guān)于代表性傳承人，以《黑龍江省非物質(zhì)文化遺產(chǎn)條例》為例，該條例規(guī)定代表性傳承人應(yīng)當(dāng)符合下列條件：（一）熟練掌握其傳承的代表性項目；（二）在特定領(lǐng)域內(nèi)具有代表性，并在一定區(qū)域內(nèi)具有較大影響；（三）積極開展傳承活動，培養(yǎng)傳承人才。僅從事非物質(zhì)文化遺產(chǎn)資料收集、整理、研究的人員以及不直接從事代表性項目傳承活動的其他人員，不得被認定為代表性傳承人。該條例還規(guī)定了代表性傳承人的權(quán)利和義務(wù)。

表5 驅(qū)動軸與水輪機軸連接螺栓的伸長值

表6 轉(zhuǎn)子法蘭螺栓安裝拉伸值單位：mm

表7 發(fā)電機加軸螺栓拉伸值單位：mm

從上述幾個表中的數(shù)據(jù)可以清楚的看出，調(diào)整軸線只需要改變拉伸螺栓的拉伸力和加熱螺栓的溫度進而改變各自的伸長值（在要求范圍內(nèi)）就可以很容易的得到一條合格的軸線。經(jīng)過多次的調(diào)整，最終得到的盤車數(shù)據(jù)如表8所示。

表8 3號機組盤車記錄 (X方向) 單位：0.01mm

很顯然，經(jīng)處理后上導(dǎo)、法蘭，以及水導(dǎo)等各部分的相對擺度基本符合國家標準，軸線調(diào)整的比較理想。按照各部導(dǎo)軸承處的擺度值合理的分配了瓦間隙進行回裝導(dǎo)軸承。

試運行時頂蓋、上機架以及各部導(dǎo)軸承的振動和擺動值見表9和表10。與修前比較，機組的振動情況有了很大的好轉(zhuǎn)，說明本次軸線調(diào)整結(jié)果有效。

表9 3機組修后發(fā)電工況振動擺動記錄表

表10 3機組修后抽水工況振動擺動記錄表

3 結(jié)論與建議

（1）3號機組振動之所以較大，與軸線不正有很大關(guān)系，所以機組檢修時，檢查和調(diào)整機組軸線是非常有必要的。

（2）根據(jù)修后機組的運行情況發(fā)現(xiàn)，在機組甩負荷試驗過速時振動很大，可能是轉(zhuǎn)子不平衡等因素引起的，建議在以后的檢修中，要進行轉(zhuǎn)子動平衡。