水电机组振动超标故障的排查及处理实践

摘要：针对铅厂水电站1号机组振动超标导致非停的故障，通过故障分析、转速试验、加励磁试验、带负荷试验，测量机组振动参数，分析磁拉力不平衡造成振动超标的根本原因，排查处理，解决了1号机组振动超标故障。

关键词：水电站，机组振动超标，排查处理

1 概述

铅厂水电站为引水式开发，以发电为主。水轮机型号HLA855a-LJ-285，设计水头108米，设计流量57.91立方米/秒，额定出力58.462兆瓦，额定转速272.7转/分，飞逸转速520转/分。发电机型号SF57-22/6000，密闭双路自循环空气冷却，自并激静止可控硅励磁，F/ F （B级考核）级绝缘;额定功率57兆瓦;额定电压10.5千伏;额定电流3687.3安;额定励磁电压392伏，额定励磁电流792安，功率因数0.85。属于高水头高转速的混流式机组，自投产以来，该机组存在一系列的振动问题，而加励磁后的磁振动超标问题较为突出，每年检修均存在上导、下导轴承瓦垫块、球面支柱碎裂的情况，成为机组安全运行的重大安全隐患，每年均需列为特殊项目来检查和处理此缺陷。下面我就以2016年7月因振动超标造成非停故障而进行的试验、分析与处理过程进行全面介绍。

2 机组振动故障描述及原因分析

2.1机组振动故障描述

2016年7月，铅厂电站1号机振摆在线监测系统显示下导摆度过大，现场检查振感非常明显，停机检查发现1号机组下导轴承瓦垫块、球面支柱碎裂，造成1号机组非计划停运。

2.2原因分析

为了顺利找到机组振动产生的原因，研究解决方案，故障发生后公司成立调查小组，现场开展了系列排查工作。

方法一：7月29至8月30日期间，更换了1号机上、下导瓦轴承瓦垫块、球面支柱。处理结束后，于8月31日至9月1日开展了振摆测试，机组在空载时上机架水平、下机架水平及顶盖振动幅值超标，不满足机组长期稳定运行的要求。振动情况在机组增加励磁后更加明显，分析为磁拉力不平衡，需进一步检查分析。

方法二：检查转子磁极空气间隙正常、转子磁极安装水平度满足设计要求，分别对转子22只磁极做电阻测试无明显异常后，重新调整了上、下导瓦间隙，并于9月8日至12日开展了动平衡试验。试验以空转、空载、10MW、25MW、35MW、45MW、52MW、57MW为测点进行比对，现场对机组上、下导轴承进行多次调整并做了相应振动测试分析，情况均不太理想。

方法三：最后将上导瓦隙增大0.02mm后再进行测试，机组从空转态到空载态变励磁过程中，各部振摆值均有不同程度增大，其中下导摆度、上下机架振动最为明显，分析问题还是在磁拉力方面，需进一步检查分析。

经过一系列的动平衡试验、直流电阻测试、磁极安装水平度检查、上、下机架应力检测、定转子圆度检测等检查和试验，发电机厂家最终确定用配重的方式来补尝磁拉力不平衡的问题。并制定的《铅厂电站校动平衡方案》。

3 方案实施及试验数据

11月2日至4日对1号机组进行了动平衡测试及配重，本次总配重质量为112kg，转子上端面配重84kg，转子下端面配重28kg。由于转子支架上无条件加较重的平衡块，改为上端转子支架通风孔边加平衡块，下端加在环开形立筋上，装配时用电动扳手打紧，不得松动，试验做完后，用J507焊条焊永久性焊接平衡至转子支架上，并取出压紧螺栓，见附图平衡块装配。

3.1配重后的试验数据

在额定水头下，本次试验设置空转、空载、4MW、8MW、12MW、16MW、20MW、24MW、28MW、32MW、36MW、40MW、44MW、48MW、52MW、57MW共16个工况点，用6只低频振动传感器分别布置于上机架水平方向、上机加垂直方向、下机架水平方向、下机架垂直方向、顶盖水平方向、顶盖垂直方向以测量机组振动;同时使用6只电涡流位移传感器测量上導X方向、下导X方向、水导X方向以及水导Y方向摆度;另外，用两只E+H压力变送器分别测量蜗壳进口压力脉动和尾水管出口压力脉动。

3.2结果分析

经过配重处理，机组在各工况点运行稳定后，采用动态信号测试系统记录波形及数据，并进行综合分析计算，从试验结果可以看出，1号机组加励磁后因磁拉力不平衡导致的振动超标的故障已彻底消除。在额定水头下，机组负荷在0-44MW时，振动、摆度及压力脉动总体幅值满足相关规程要求，但顶盖水平振动、水压脉动上升趋势明显，为机组的振动区。0-24MW为限制运行区，24-44MW为禁止运行区，44MW-57MW运行相对稳定，为机组的稳定运行区，建议尽量安排机组在44MW及以上高负荷区运行。

11月5日铅厂电站1号机组具备恢复运行的条件，并于11月18日11时46分并网通过了72小时试运行，期间机组各部温度及振摆均正常。配重后磁振动超标问题虽已消除，但该机组仍然无法满足中国南方电网“所有混流式水轮机在相应水头下的机组保证功率（机组在当前水头下的可发最大出力）应在45%～100%范围内稳定运行”的规定，需加强跟踪分析，研究优化解决办法。

4 结束语

发电机组产生振动在现有的科学技术之下是不可避免的，所以现场运维人员要继续寻找产生振动的原因，做好运行分析。对比机组的运行参数及时捕捉细小的工况变化，在实际生产中尽可能地控制其振动在允许的范围之内，最好是在出厂设计范围之内。发电机组是水力发电站重要存在的支撑，必须切实有效的对其振动原因及时进行分析，并作出相应的控制和处理，保证机组能够长期、安全、可靠的运行，这样才能保证企业健康稳定的发展。

参考文献

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会。旋转机械转轴径向振动的测量和评定，中国标准出版社，2008年12月1日。

[2]施维新，石静波。汽轮发电机组振动及事故[J]，中国电力出版社，2008年8月。

[3]闻邦椿。机械振动学[J]，冶金工业出版社，2006年9月。

作者简介：

宦海荣，男，出生于1979年5月，水轮发电机组运行值班员技师，现就职于云南中云电新能源有限责任公司滇中水电事业部。熟悉水电站现场值班及远程集控值班运行专业知识，熟悉水电生产运行专业知识，熟悉水电站水库调度、水情测报管理、水务管理及水情信息整理等，熟悉水电站发电机组及其辅助设备运行维护管理，熟悉云南电网调度运行管理。邮箱：652163288@qq.com，电话：13987871377。