江垭水电站3号机振动和摆度过大原因
2008-01-22 13:23:35 来源：
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电力18讯： 1 概 述
江垭水电站位于湖南省慈利县江垭镇，处于澧水支流氵娄水中下游段，装有3台单机100 MW的水轮发电机组。东方电机股份有限公司负责制造，3号机组于1999年9月5日投产发电。
3号水轮发电机组投产发电不久，就发现下导摆度过大，上机架振动偏大。安装单位对该机组进行处理，问题仍旧严重。此后，湖南省电力试验研究所进行了试验配重，解决了机组机械不平衡问题，振动、摆度情况大有好转。但机组加励磁产生强烈振动及摆度的现象依旧存在，最大的下导摆度值达到0．94 mm，上机架振动也达到0．12 mm。3号机组振动和摆度过大危及机组安全运行，及时处理势在必行。
受江垭水电站的委托，东江水电厂派出了专业检修队伍进行3号机组大修。大修最主要任务是彻底解决江垭3号机振动、摆度过大的难题。处理结果令人满意。现将有关江垭3号机振动、摆度过大的原因分析和处理方法作简要介绍。
2 振动、摆度过大产生的原因
2．1 转子磁极励磁电流产生不平衡力的影响
当转子磁极加有励磁电流时，机组振动、摆度明显增大，说明有励磁电流的磁极会产生相当大的不平衡的磁拉力。机组空载解列状态运行，逐渐加励磁电流使机端电压升至额定电压，上机架振动增大1倍（0．12 mm），下导摆度增大到0．94 mm。
造成机组振动及摆度大的磁拉力不平衡有2个方面的主要原因：一是磁极个别线圈匝间短路使阻抗值不平衡；二是气隙不均匀，有大范围的磁极偏心。
大修中进行了2次交流阻抗和1次直流电阻的测量，测量结果没有发现存在电气问题的磁极，可以排除磁极线圈的电气原因。
经过数次测量转子磁极圆度来看，转子圆度最大值为0．69 mm，最小值为－0．55 mm，小于±3％×23 mm（发电机空气间隙），远远小于国家标准规定的±5％发电机空气间隙值。因此可以认为磁拉不平衡力不应是此转子不圆度造成的。但从圆度偏差分布来看，正偏差与负偏差过于集中在一边。虽然国家标准及制造厂家图纸均未对此有具体要求或规定，但是，这确是造成机组加励磁后产生较大振动的主要原因。江垭3号机转子磁极圆度只能按特殊方式处理。
2．2 机组轴线及水平、受力、中心、间隙等因素的综合影响
机组转动部分的轴线质量的好坏，对整个机组摆度及振动有重要的影响。轴线问题主要体现在：a．三导轴领是否同一直轴线；b．旋转中心是否与轴线重合；c．镜板与轴线是否垂直。
镜板有较大的不水平值对机组稳定运行有较大的影响。大修时检查发现该机组镜板自由状态下的水平值达0．1 mm／m以上。镜板不水平往往造成机组倾斜，为使机组中心合格，在安装时可能会把推力镜板强行摆成水平，这样上导、下导轴承及推力轴承憋劲受力，时间一长，容易造成有关轴承的损坏。
2．3 导轴承质量问题
下导轴承质量差本身不是构成下导摆度及上机架振动增大的主要原因。由于转动部分产生不平衡力使得下导轴承松动，导瓦间隙增大，而导瓦间隙增大又加剧了下导摆度增大。由此构成恶性循环。最终下导瓦不起支撑作用，而使转子下部在各种不平衡力作用下下导轴领充分摆动。在大修中发现，下导瓦背面凹形垫块已被铬钢柱冲坏。
在机组盘车测量轴线时发现上导轴领圆度较差，成椭圆形，直径最大与最小之差达0．09 mm。上导轴领圆度差对机组稳定运行将产生不利影响。
2．4 上端轴法兰和水轮机大轴法兰结合不紧
从上端轴开始到水轮机转轮，整个轴线宏观上应为刚性轴，但微观上有一定的柔度。从大修中发现上端轴法兰、水轮机大轴法兰联接螺栓打得不紧，增大了整根轴线的柔性。在下导轴承失去应有的支撑后，下导轴颈处在外力作用下出现较大的摆度。如果整轴刚性好的话，不至于造成下导摆度过于偏大。
3 解决机组振动与摆度大的处理方法
3．1 机组轴线处理
机组轴线处理质量的好坏，对整个机组稳定运行会带来根本性的影响，因此在处理中我们慎之又慎。机组正式拆卸前，进行了全面的盘车检查，掌握重要的原始资料，为后面处理打下基础。
根据原始盘车计算结果以及大修时掌握的情况进行分析表明：原有的机组轴线存在一定的偏差，原上端轴联结法兰面加了一条约0．02 mm的薄垫片。另外上端轴止口配合尺寸偏差很大，配合间隙达0．15 mm，图纸要求的是0．02 mm～0．06 mm，这给上端轴回装定位造成很大的难度。
盘车轴线测量是在机组受力、水平、中心调整基本合格下进行的。通过盘车计算，测得上端轴回装定位有一定的偏差，根据盘车计算的偏差值，对上端轴进行了定位调整，将偏差控制在0．03 mm以内，达到了三导同轴的目标。盘车其它有关指标均满足GB8564－88国家标准的规定。
另外，在盘车计算分析中发现上导轴领圆度较差。为此，再次盘车又在各导轴承4个对称方向均装百分表。这样，准确测得上导轴领圆度直径差达0．09 mm。这是影响机组的稳定运行的一个隐患。
3．2 机组受力、水平、中心及间隙<
江垭水电站位于湖南省慈利县江垭镇，处于澧水支流氵娄水中下游段，装有3台单机100 MW的水轮发电机组。东方电机股份有限公司负责制造，3号机组于1999年9月5日投产发电。
3号水轮发电机组投产发电不久，就发现下导摆度过大，上机架振动偏大。安装单位对该机组进行处理，问题仍旧严重。此后，湖南省电力试验研究所进行了试验配重，解决了机组机械不平衡问题，振动、摆度情况大有好转。但机组加励磁产生强烈振动及摆度的现象依旧存在，最大的下导摆度值达到0．94 mm，上机架振动也达到0．12 mm。3号机组振动和摆度过大危及机组安全运行，及时处理势在必行。
受江垭水电站的委托，东江水电厂派出了专业检修队伍进行3号机组大修。大修最主要任务是彻底解决江垭3号机振动、摆度过大的难题。处理结果令人满意。现将有关江垭3号机振动、摆度过大的原因分析和处理方法作简要介绍。
2 振动、摆度过大产生的原因
2．1 转子磁极励磁电流产生不平衡力的影响
当转子磁极加有励磁电流时，机组振动、摆度明显增大，说明有励磁电流的磁极会产生相当大的不平衡的磁拉力。机组空载解列状态运行，逐渐加励磁电流使机端电压升至额定电压，上机架振动增大1倍（0．12 mm），下导摆度增大到0．94 mm。
造成机组振动及摆度大的磁拉力不平衡有2个方面的主要原因：一是磁极个别线圈匝间短路使阻抗值不平衡；二是气隙不均匀，有大范围的磁极偏心。
大修中进行了2次交流阻抗和1次直流电阻的测量，测量结果没有发现存在电气问题的磁极，可以排除磁极线圈的电气原因。
经过数次测量转子磁极圆度来看，转子圆度最大值为0．69 mm，最小值为－0．55 mm，小于±3％×23 mm（发电机空气间隙），远远小于国家标准规定的±5％发电机空气间隙值。因此可以认为磁拉不平衡力不应是此转子不圆度造成的。但从圆度偏差分布来看，正偏差与负偏差过于集中在一边。虽然国家标准及制造厂家图纸均未对此有具体要求或规定，但是，这确是造成机组加励磁后产生较大振动的主要原因。江垭3号机转子磁极圆度只能按特殊方式处理。
2．2 机组轴线及水平、受力、中心、间隙等因素的综合影响
机组转动部分的轴线质量的好坏，对整个机组摆度及振动有重要的影响。轴线问题主要体现在：a．三导轴领是否同一直轴线；b．旋转中心是否与轴线重合；c．镜板与轴线是否垂直。
镜板有较大的不水平值对机组稳定运行有较大的影响。大修时检查发现该机组镜板自由状态下的水平值达0．1 mm／m以上。镜板不水平往往造成机组倾斜，为使机组中心合格，在安装时可能会把推力镜板强行摆成水平，这样上导、下导轴承及推力轴承憋劲受力，时间一长，容易造成有关轴承的损坏。
2．3 导轴承质量问题
下导轴承质量差本身不是构成下导摆度及上机架振动增大的主要原因。由于转动部分产生不平衡力使得下导轴承松动，导瓦间隙增大，而导瓦间隙增大又加剧了下导摆度增大。由此构成恶性循环。最终下导瓦不起支撑作用，而使转子下部在各种不平衡力作用下下导轴领充分摆动。在大修中发现，下导瓦背面凹形垫块已被铬钢柱冲坏。
在机组盘车测量轴线时发现上导轴领圆度较差，成椭圆形，直径最大与最小之差达0．09 mm。上导轴领圆度差对机组稳定运行将产生不利影响。
2．4 上端轴法兰和水轮机大轴法兰结合不紧
从上端轴开始到水轮机转轮，整个轴线宏观上应为刚性轴，但微观上有一定的柔度。从大修中发现上端轴法兰、水轮机大轴法兰联接螺栓打得不紧，增大了整根轴线的柔性。在下导轴承失去应有的支撑后，下导轴颈处在外力作用下出现较大的摆度。如果整轴刚性好的话，不至于造成下导摆度过于偏大。
3 解决机组振动与摆度大的处理方法
3．1 机组轴线处理
机组轴线处理质量的好坏，对整个机组稳定运行会带来根本性的影响，因此在处理中我们慎之又慎。机组正式拆卸前，进行了全面的盘车检查，掌握重要的原始资料，为后面处理打下基础。
根据原始盘车计算结果以及大修时掌握的情况进行分析表明：原有的机组轴线存在一定的偏差，原上端轴联结法兰面加了一条约0．02 mm的薄垫片。另外上端轴止口配合尺寸偏差很大，配合间隙达0．15 mm，图纸要求的是0．02 mm～0．06 mm，这给上端轴回装定位造成很大的难度。
盘车轴线测量是在机组受力、水平、中心调整基本合格下进行的。通过盘车计算，测得上端轴回装定位有一定的偏差，根据盘车计算的偏差值，对上端轴进行了定位调整，将偏差控制在0．03 mm以内，达到了三导同轴的目标。盘车其它有关指标均满足GB8564－88国家标准的规定。
另外，在盘车计算分析中发现上导轴领圆度较差。为此，再次盘车又在各导轴承4个对称方向均装百分表。这样，准确测得上导轴领圆度直径差达0．09 mm。这是影响机组的稳定运行的一个隐患。
3．2 机组受力、水平、中心及间隙<
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