水轮发电机组调试问题分析及处理措施

汪文

摘要：水轮发电机组调试直接决定着水轮机组的安全性、可靠性和稳定性，这也在一定程度上证明了企业的生产与经营活动能力。基于此，本文探究水轮发电机组调试存在的问题及处理措施，旨在为保证水轮发电机组的正常运行提供理论依据。

关键词：水轮发电机组;调试问题;处理措施

引言

在水轮发电机的运行过程中，异常振动问题是最为常见的，也是最主要的故障问题。正因如此，在水电站设计与运行维护过程中，水轮发电机组的异常振动问题始终都是水电站面临的实际问题。针对那些经过大修理之后的发电机组以及新安装的发电机组，解决振动问题刻不容缓，已经成为提升水轮发电机组安全稳定运行的前提条件。

1水轮发电机组调试问题和解决措施

1.1振动故障产生的危害

振动故障是水轮发电机组运行过程中不可避免的现象之一，振动故障不仅会对水轮发电机组正常运行带来巨大影响，而且会给振动机组的安全性造成危害，具体体现在以下几个方面：（1）引起发电机零部件金属焊缝疲劳，使之出现裂纹，导致水轮发电机组破坏甚至是报废。（2）造成水轮发电机组各部位紧密连接部件松动，导致紧固件断裂，加剧被连接部分振动，使其迅速损坏。（3）加速发电机组磨损，比如大轴的剧烈摆动使轴与轴瓦温度升高，导致轴承烧坏。

1.2造成水轮发电机组振动的根本原因

1.2.1转子质量不平衡

利用频谱分析仪得知上导与下导的摆度基本上是以工频分量为主体，其他，频率的分量较小。因此，可以初步判断水轮发电机组的异常振动属于普通性质的强迫振动。所以，上导与下导轴承出现失稳、轴瓦紧力不足等问题基本上可以被排除。同时，根据机组各部件的安装资料表明，安装不会造成机组的振动问题。在排除了上述因素之后，基本上可以断定在定速初期发生下导摆度超标的根本原因是因为水轮发电机组转子质量不平衡。这是因为在水轮发电机组中各导轴承的摆度工频幅值会伴随着转速的升高而相应增加，且各导轴承的X向与Y向之间的基频相位差值在90°，所以，轴系一定存在着质量不平衡问题，可以采取动平衡方法进行处理。

1.2.2水力原因

当水轮发电机组进水流道不通畅时，会有漩涡从进水流道进入水轮发电机组中，引发水轮发电机组振动现象，且振动会随着水轮发电机组的运行情况变化而不断变化。另外，导叶不均匀导致的水轮发电机组振动问题常发生于低比速的水轮发电机组中，这主要是因为水轮发电机组与导叶片的位置较近，导叶片的不均匀也会对水轮发电机组的正常运行产生影响。

1.2.3电磁原因

水轮发电机的转动部分受到不平衡磁拉力影响，而发生机组振动故障问题。通常情况下，随着励磁电流的增大水轮发电机组的振动情况也会相应的增大，振动最为明显的位置为上机架。此外，如若没有固定好定子绕组，那么在较高的电气负荷与电磁负荷影响下，定子绕组与水轮机发电机组就会发生振动问题，且伴随着转速的不断加快，振动问题也越发明显。

1.3水轮发电机组调试问题

1.3.1甩油、溢油

某日，本项目中水轮发电机组调试小组分别对6台HLA743-LT-200型水轮发电机组进行瓦温试验，出现了甩油和溢油问题。这主要是因为项目所在地上游部分蓄水水平面的水轮机入口垂直高度低于额定的发电水头值，使得导叶开至全开时的额定转速仍未能达到机械过速值，过速时上导油盆盖上的呼吸器和测温电阻出线孔出现了甩油和溢油的现象，同时定子铁芯和线棒上也沾有少量的油渍。现场安装技术人员和厂家代表共同分析和研究后认为：厂家设计和生产的上导油盆中呼吸器较矮，测温电阻出线孔处没有设置封盖装置，在水轮发电机组运行过程中，由于上导油盆中的扰动较大，当油位不断升高之后，油就从呼吸器和测温电阻出线孔中甩出和溢出。

1.3.2下导轴承瓦支撑螺栓套筒底部未按加工图满焊

工作人员再次拆下下导轴承油盆盖板，经过更进一步的检查发现下导轴承瓦支撑螺栓套在经过电焊之后依然有个别瓦间隙持续增大，工作人员查阅了水轮发电机组原始记录的安装流程，均没有任何问题。后经过两天时间的观察，同时求助水轮发电机生产厂家得到了下机架和下导轴承加工图纸，另从设备的制造角度分析发现：下导轴承瓦支撑螺栓套筒底部与轴承体部位应满焊，这一部位不仅受力大，还可能会对摆度造成重要影响，由此怀疑该部位未按照加工图满焊，又由于该部位是水轮发电机组的隐蔽部位，从外观无法直接看到，因此需要拆开轴承体外部套筒封板后进行检查，如果未满焊应做满焊处理。

2水轮发电机组调试问题的处理措施

2.1水轮发电机组振动问题的治理效果

在首次加重方案的计算上，可以通過对定速初期各轴承的摆度数据进行计算，P=18.5kg∠20°。在现场实验过程中，工作人员发现该加重计算方案正好位于转子已有配重块的对面，所以，将原始的配重块去掉即可，因此，首次加重方案应该是去重以后的计算数据，为：P=20kg∠200°。在经过动平衡处理后，水轮发电机组各个轴承的相应摆度幅值得到了一定程度的改善，且下导摆度在定速初期有明显的下降，并且，各轴承的摆度在定速过程中攀升情况持平稳发展态势，说明动平衡处理具有十分明显的效果。但是，此时的摆度攀升问题依然存在，为了缓解各轴承在定速过程中的摆度攀升问题，施工技术人员应该继续实施动平衡处理。并且，根据首次的加重效果，可以继续进行加重，P=10kg∠200°。通过动平衡处理以后，不仅改善了定速初期的摆度幅值，还有效地缓解了轴承摆度攀升的问题，达到了预期的配重目的。通过此次动平衡处理，转子本身的机械不平衡已经处于最低水平，而且，在定速过程中，各导轴承的摆度均控制在标准范围内，工频相位也基本上不会发生变化，摩擦问题基本得到了消除，水轮发电机组摆度超标现象得到了有效解决。

2.2甩油、溢油问题处理措施

关闭水轮发电机组，安排专业人员分别清理甩出和溢出的油渍，并擦拭转子内部的油渍，再使用干净的白布清理转子间隙、定子上下以及线棒上的油渍，以上这些工作需要在短时间内迅速完成。另外，通过加高呼吸器、加装密封盖等方法解决甩油和溢油的问题。实践证明，这些方法不仅正确且十分有效，因此，在其他机组上进行了试验和改造，后续水轮发电机组在运行过程中未再出现该类问题。

2.3下导轴承瓦支撑螺栓套筒底部满焊处理措施

通过碳弧气刨的方法，将下导轴承瓦支撑螺栓套筒全部刨开，发现确实是下导轴承瓦支撑螺栓套筒底部未做满焊处理，仅仅进行了点焊，该部位是本项目水轮发电机组中受力最大的部位，套筒底部没有进行满焊不仅成为该套筒出现柔性缺陷的一个重要因素，也成为下导轴承摆度超标的主要原因之一。处理方式如下：对所有未经过满焊的下导轴承瓦支撑螺栓套筒底部进行满焊处理，再将每一个套筒封板同样进行全部封焊。

结语

水轮发电机组调试是一项十分重要的工作，在调试期间会遇到各种各样的问题，如振动故障、甩油/溢油或施工和设备制造等方面的问题，但不论是什么问题，都需要调试人员仔细观察，分析问题形成的原因，提出解决办法，避免安全事故的发生，这对保障水轮发电机组的安全运行和使用寿命具有重要的现实意义。

参考文献：

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[2]贡卓，李玉梅.水轮发电机组振动过大的处理与分析[J].西藏科技，2014（2）：69-72.