某水輪發(fā)電機(jī)組水導(dǎo)擺度超標(biāo)原因分析

譚 誠

(國網(wǎng)綠源水力發(fā)電公司檢修公司，遼寧 丹東 118000)

0 引言

水輪機(jī)組水導(dǎo)擺度超標(biāo)是水電站機(jī)組運(yùn)行的常見問題之一，水導(dǎo)擺度超標(biāo)后長時間運(yùn)行會導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)裂痕，對機(jī)組安全可靠性造成嚴(yán)重威脅。

某水電站水輪發(fā)電機(jī)組水輪機(jī)技術(shù)參數(shù)如表1所示。該水電站2016 年3 月至7 月進(jìn)行了A 級檢修，取消勵磁機(jī)定轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)動部件重量減少28 t；取消推力頭與鏡板間平均厚度1.7 mm 的環(huán)氧樹脂墊，更換平均厚度0.2 mm 的銅皮墊補(bǔ)償水平度。機(jī)組投入運(yùn)行后，各項參數(shù)滿足運(yùn)行規(guī)程要求，但從12 月開始水導(dǎo)擺度出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。近幾年雖采取機(jī)組軸線測量、中心移位和水導(dǎo)軸承檢修調(diào)整等措施，然而隨著機(jī)組運(yùn)行一定時限后，超標(biāo)現(xiàn)象復(fù)現(xiàn)。針對水導(dǎo)擺度超標(biāo)問題，該水電站組織相關(guān)專業(yè)進(jìn)行分析，提出了處理指導(dǎo)意見，但由于未到A級檢修周期，在有限檢修期內(nèi)，通過轉(zhuǎn)輪間隙、上導(dǎo)、推力等調(diào)整，為進(jìn)一步解決超標(biāo)問題提供思路。

1 水導(dǎo)擺度監(jiān)測情況

水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷達(dá)到45 ～50 MW時，水導(dǎo)擺度由原來0.26 ～0.32 mm 增大至0.36～0.46 mm，超出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)限定的0.35 mm，同時水導(dǎo)軸承示流較為穩(wěn)定，為54～57 m3/h。

表1 某水電站水輪機(jī)技術(shù)參數(shù)

機(jī)組在45 MW 負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，水導(dǎo)擺度監(jiān)測參數(shù)均保持在0.36～0.46 mm。

2 原因分析與初步處理

基于以前幾次調(diào)整處理的結(jié)果，根據(jù)機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)狀及以往 機(jī)組測量檢修數(shù)據(jù)，分析原因與初步處理如下。

(1) 機(jī)組轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量重心與機(jī)組支撐中心未完全重合，略有偏差，致使機(jī)組在運(yùn)行中軸線傾斜、在鏡板處呈圓周方向波浪運(yùn)行。

(2) 機(jī)組受力調(diào)整松開水導(dǎo)假瓦后主軸偏移0.30 mm，導(dǎo)致水導(dǎo)擺度較大，機(jī)組運(yùn)行時對水導(dǎo)瓦偏磨，經(jīng)過幾個月后水導(dǎo)軸承無法限制水導(dǎo)軸領(lǐng)后出現(xiàn)擺度擴(kuò)大現(xiàn)象。

(3) 重點要求松開水導(dǎo)軸承假瓦后，水導(dǎo)軸領(lǐng)偏移量不大于0.18 mm。

本次調(diào)整工作不松開主軸任何連接部位，故無需進(jìn)行軸線調(diào)整，主要進(jìn)行轉(zhuǎn)動部分中心向固定部件中心調(diào)整和減小水導(dǎo)軸領(lǐng)偏移量。

3 參數(shù)測量及調(diào)整

(1) 發(fā)電機(jī)空氣間隙監(jiān)測，調(diào)整前后測量數(shù)據(jù)如表2 所示。

(2) 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪間隙監(jiān)測，調(diào)整前后測量數(shù)據(jù)如表3 所示。

(3) 水導(dǎo)移軸(轉(zhuǎn)輪移中)。將轉(zhuǎn)輪調(diào)至中間位置，用水導(dǎo)假瓦定位，在-X，-Y 方向各設(shè)置一塊百分表，根據(jù)以往調(diào)整經(jīng)驗(每次主軸均向+X，-Y 方向偏移)，用水導(dǎo)假瓦向反方向移軸(向-X 移1.80 mm，向+Y 移1.43 mm)，用水導(dǎo)假瓦定位，測量轉(zhuǎn)輪間隙合格。

(4) 上導(dǎo)移軸(轉(zhuǎn)子移中)。用上導(dǎo)軸瓦移軸，根據(jù)測量的修前發(fā)電機(jī)空氣間隙及以住機(jī)組中心測量調(diào)整記錄，經(jīng)計算需向+X 方向移2.0 mm，向-Y方向移1.2 mm，測量空氣間隙合格，用上導(dǎo)六塊瓦抱軸定中心。

(5) 起落轉(zhuǎn)子查看水導(dǎo)軸領(lǐng)偏移。在移軸工作完成后，用上導(dǎo)軸瓦、水導(dǎo)假瓦抱住主軸，頂轉(zhuǎn)子然后落轉(zhuǎn)子，松開水導(dǎo)假瓦，水導(dǎo)軸領(lǐng)向+X 方向偏移0.58 mm，向-Y 方向偏移0.41 mm，此時用水導(dǎo)假瓦將主軸向+X 移動1.22 mm，向-Y 移動1.00 mm，恢復(fù)轉(zhuǎn)輪中間位置。

(6) 受油器甩油盆迷宮環(huán)間隙調(diào)整。轉(zhuǎn)動部分中心調(diào)整后，測量受油器甩油盆迷宮環(huán)間隙最小值1.8 mm，對受油器底座進(jìn)行了移位，滿足油盆迷宮環(huán)間隙均在2.0 mm 以上要求。

(7) 上導(dǎo)軸承間隙調(diào)整。如圖1 監(jiān)測數(shù)據(jù)所示，滿足要求。

(8) 水導(dǎo)軸承間隙測量與調(diào)整。修前測量水導(dǎo)軸承間隙和為0.21 ～0.26 mm，水導(dǎo)軸承回裝后測量間隙和為0.22 ～0.26 mm (見圖2)，與修前測量數(shù)據(jù)相差0.01 mm，基本符合規(guī)程中0.25～0.40 mm 要求，無需處理。

(9) 推力軸承受力測量及調(diào)整。修前測量推力軸承彈性油箱最大最小偏差值為0.28 mm，超過規(guī)程要求不大于0.20 mm 要求，因此，需對推力軸承受力進(jìn)行調(diào)整并監(jiān)測水導(dǎo)處主軸偏移，如圖3，4 所示。

表2 發(fā)電機(jī)空氣間隙監(jiān)測數(shù)據(jù)

表3 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪間隙數(shù)據(jù)

圖1 上導(dǎo)軸承間隙調(diào)整測量示意(單位：mm）

圖4 水導(dǎo)處主軸偏移量監(jiān)測示意（單位：mm）

圖2 水導(dǎo)軸瓦間隙(修后)測量示意（單位：mm）

圖3 推力軸承受力調(diào)整監(jiān)測示意（單位：mm）

用上導(dǎo)軸瓦、水導(dǎo)假瓦抱住主軸，頂轉(zhuǎn)子然后落轉(zhuǎn)子，松開水導(dǎo)假瓦，觀察主軸位移：主軸向+X 方向移動0.45 mm，-Y 方向移動0.29 mm；在此狀態(tài)下水導(dǎo)處用假瓦定位，將百分表調(diào)零，重新測量、調(diào)整推力瓦受力，此時推力瓦受力最大值與最小值偏差0.22 mm；再次起落轉(zhuǎn)子，松開水導(dǎo)假瓦，觀察主軸位移，主軸向+X 方向移動0.24 mm；-Y 方向移動0.18 mm；此時用水導(dǎo)假瓦移軸，恢復(fù)推力軸承受力0.22 mm 時的主軸狀態(tài)。調(diào)整后基本符合機(jī)組運(yùn)行規(guī)程中0.25～0.40 mm 要求。

4 后續(xù)處理建議

由于檢修時間限制，此次水導(dǎo)擺度超標(biāo)問題尚未完全處理到位，機(jī)組運(yùn)行一段時間后，水導(dǎo)擺度超標(biāo)問題可能還會繼續(xù)顯現(xiàn)，仍待下一步結(jié)合機(jī)組A 級檢修進(jìn)行全面處理。進(jìn)一步處理建議如下。

(1) A 修時進(jìn)一步測量定子中心、轉(zhuǎn)輪室中心和彈性油箱中心的偏差，若偏差較大，需重新定位彈性油箱中心，盡最大可能使三者中心偏差最小。

(2) A 修時進(jìn)一步測量水輪機(jī)軸與發(fā)電機(jī)軸連接法蘭處的曲折，如偏差較大應(yīng)進(jìn)行處理。

(3) A 修時進(jìn)一步測量推力頭與轉(zhuǎn)子中心體連接法蘭處的曲折，如偏差較大應(yīng)進(jìn)行處理。

(4) A 修時測量推力頭上下面和鏡板平行度，若平行度不合格，需加工處理，安裝過程中確保推力頭、鏡板與大軸垂直度合格。

(5) A 修時測量定轉(zhuǎn)子相對高程，如測量得到的偏差較大，則應(yīng)提高推力軸承彈性油箱支柱距離。

(6) 做轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)輪動平衡試驗，轉(zhuǎn)輪靜平衡試驗，做好機(jī)組配重工作。

5 結(jié)束語

引發(fā)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)組水導(dǎo)擺度超標(biāo)因素很多，若針對該問題進(jìn)行徹底解決，達(dá)到理想的運(yùn)行效果，必須根據(jù)以往機(jī)組檢修數(shù)據(jù)和運(yùn)行觀察參數(shù)，進(jìn)一步查找水導(dǎo)擺度超標(biāo)的具體原因，結(jié)合機(jī)組A級檢修，把可能引起水導(dǎo)擺度超標(biāo)的各種問題和參數(shù)全部進(jìn)行重新測量調(diào)整定位。通過轉(zhuǎn)動部分中心向固定部件中心調(diào)整、減小水導(dǎo)軸領(lǐng)偏移量等處理措施僅僅是在有限的檢修期內(nèi)及時恢復(fù)機(jī)組運(yùn)行的一種手段，為下一步A 級檢修徹底解決問題打下良好的基礎(chǔ)，也為同類型機(jī)組出現(xiàn)此類問題的分析處理提供參考。

參與文獻(xiàn)：

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