浅折水轮发电机振动.doc

浅折水轮发电机振动岩石岭水库是富阳市唯一一座中型水库、正常水库容量1536万m3、积雨面积329km2，担负着防洪、灌溉、发电、水产养殖、水面旅游等任务，有一、二级二座电站。一级电站属坝后式电站，装机容量3500KW。水轮机型号ZD661-LH-120水头11m流量5.53m3/S额度转速375转/分，全部设备由南平电机厂生产。计划年发电量360万千瓦。水轮发电机的振动是水电站存在的一个普遍问题，是不可能完全避免的现象。它由设计、制造、安装、检修、运行等多方面的原因造成，剧烈的振动可能导致水轮机结构被破坏，使轴承温度升高，甚至烧坏轴瓦。异常振动一旦发生，小则产生噪音、降低运行效率和机组出力，大则危及安全造成事故，给电站带来巨大的损失。各种干扰对水轮机的作用是使水轮机产生振动的主要原因。水轮机的振动可分为水力振动、机械振动、电磁振动。运动中的水轮机都不同程度地存在着振动和摆动。在这里自己作为一个运行工，谈谈机械振动、水力振动和电磁振动在运行中的危害，结合本站轴流式水轮发电机生产实际中出现的几方面的原因，谈谈自己的看法。机械振动是指来自机组转动部分质量不平衡引起的惯性力、摩擦力、以及其它所激起的振动，引起机械振动的因素有转轮、转子的转动部件质量不平衡、机组轴线不正、导轴承缺陷等。一、转轮偏重如在2000年中，当时在丰水期三台机行中，我们在运行中对三台机的功率比较，在开度相同的情况下1#机功率比其它二台机抵10KW左右，站在踏脚板上比较，1#机振动最大。用螺丝刀放在水导瓦架上 贴耳听感到明显的撞击声。停机后从尾水渠进入尾水管内对叶片检查、发现其中相邻二片有严重空蚀 ，一张叶片的上端角部约有直径为1cm 左右的惯穿性孔，周围成蜂屋状，另一张叶片上部和转轮室的间隙最大部位约为5mm，从上到下 不规则缩小长度约10cm，面积也成蜂屋状，最深处达叶片厚度的3/4。其余二张虽存在着空蚀，但情况要好的多。在当年就决定对1#机进行扩大性检修，处理转轮时，先对蜂窝状进行了打磨，直到无孔再逐渐堆焊、补焊，并保证叶片的光洁度和叶片的圆度。回装后试运行提高了出力、使振动声和噪音有较大地下降。二、机组轴线不正引起。这主要是发生在机组大修后，由于机组大修，盘车质量未达到要求造成法兰、水导摆度超过允许值。水轮发电机组投入运行后，使转轮几何中心偏移旋转中心，形成回旋增大离心惯力，使振幅增大，并且在动水压力作用下，推力轴承处发生振摆。三、导轴承的缺陷引起。98年到岩石岭二级电站当运行工，5月份3#机组上导冷却水突然中断，值班人员每小时一次的巡回检查发现上导温度达到65，于是立即停机此时瓦温已是跳跃式上升到80，当自然冷却到40疏通冷却水已完成，重新开机继续运行了32小时，机组振动突然急剧增大，停机检查后发现巴氏合金明显被磨下，测量瓦间隙后原来已调好的8丝已增大到15丝。分析原因，瓦在高温时表面已被熔化，机组运行后熔化的合金被带出，导至瓦间隙变大，所以引起径向振动。经处理后回装，机组运行振动、摆度在正常范围。同时对扇形温度计进行测试，发现扇形温度计内部接点故障，而导致轴瓦温度上升到60没有发出故障信号的铃声。水力振动是由于水轮机转轮室水力不平衡、尾水管中的水流不稳定和涡列引起的振动，水力不平衡主要是当流入转轮水流失去轴对称时出现不平衡的横向力，结果是造成转轮振动。产生的主要原因是蜗壳形状不正确导叶开度不均匀。如有一次由于拦污栅破损未修复导致一个较大的木头冲进蜗壳内，刚好吸附在导叶外部、两个进水处被堵。使进入转轮的水流不均匀、停机时导叶不能全关，所以只有关蝶阀进行降负荷切断水流进行解列。引起的后果一、振动噪音增大；二、出力下降；三、不能正常停机；四、增加了工作量。尾水管中水力不稳定现象，主要是指尾水管中水质产生周期性变化，压力脉动作用于机组和基础上，就引起振动噪音和出力波动，同时它对尾水管有相当大的破坏作用。涡列是指水流绕叶片，由出口边流出时便会在出口边产生涡列从叶片的正面和背面交替出现，形成对叶片交替的冲击，当叶片自振频率与冲击频率相同时产生共振。电磁振动是发电机电磁力不均匀产生的，主要原因是转子线圈存在缺陷，如其中的某一只磁极内部短路，或由于厂家制造质量原因，阻抗不对称，或定、转子空气间隙严重不均匀，引起磁力不均衡导致的振动。如2006年青山电站按装工作结束进行试运行，当机组开启至额定转速，其振动摆度正常；起励后升压到50%额定电压摆度振动增大，当升至额定值时振动、摆度明显增大，并网后带无功振动越来越大，随无功逐渐增加振动越来越厉害，解列灭磁后又恢复正常，停机进行检查发现上、下导瓦间隙已发生了较大的变化严重偏大，为此对转子磁极进行压降法测量最后发现其中一只磁极压降比其它要大，由于某一磁极内部发生匝间短路引起，后经厂家处理回装后恢复正常。为了防止振动，就必须查清振动的原因，因为水轮机振动它的内在规律，这种规律一般表现在振幅和频率的变化上。通常我们可分析运行参数来查。通过对流量、转速、空载、起励、负荷等试验找出振动与某一参数的关系。因为频率和振幅均与运行参数有关，不同的振动对运行参数影响不一。为此，可根据运行参数变化情况分析确定振动原因。转子动、静不平衡或轴线不正而引起的机械振动，一般随转速的增加而增大。转轮室水力不平衡所引起的水力振动一般随流量的增加而增加。电磁振动随励磁电流增加而增加，而水管的压力脉动或空腔气蚀所引起的水力振动，振动中伴随着噪音。我站机组运行中主要是避开水库低水位运行，当水库水位在49米以下，机组出力在200220KW的区域，水轮机振动噪音明显增大。除特殊原因，如抗旱放水都必须避开该运行工况。为减轻尾水涡列运行而出现大幅度的振动，避免引起尾水管壁及转轮的剧烈振动。所以在设计制造、工艺上向尾水管补气，补气能破坏真空，降低真空度、减轻空腔空蚀的破坏，改善机组运行的稳定性，在2005年8月1#机在非工况运行时，由于补气阀弹簧卡死，尾水管不能补气，机组振动、噪音增大，负荷波动很大，机组被迫退出运行。可见尾水管补气的重要性。为有效减小振动，机组大修时，检修人员要严要求、高标准在机组盘车工作中根据往年的技术数据，结合机组的运行特性，把上导位移，下导、水导的摆度情况仔细分析，在调整瓦间隙时应该科学地把摆度缩小到允许范围内，根据规范