浅析水轮发电机上导摆度超标原因及处理

浅析水轮发电机上导摆度超标原因及处理

发表时间：2018-10-18T14:51:43.703Z 来源：《电力设备》2018年第17期作者：彭晓斌

[导读] 摘要：本文将通过电磁力、水力、机械、动态运行轴线因素这四个方面的因素对水轮发电机上导摆度超标的原因进行分析，并提出合理的处理方法，确保消除上导摆度超标的现象。

（湖南五凌电力工程有限公司湖南长沙 410000）

摘要：本文将通过电磁力、水力、机械、动态运行轴线因素这四个方面的因素对水轮发电机上导摆度超标的原因进行分析，并提出合理的处理方法，确保消除上导摆度超标的现象。

关键词：水轮发电机；上导摆度超标；原因分析

1.概述

水轮发电机的上导摆度超标是主机设备的重大缺陷，可能导致轴承温度升高、瓦架松动、甚至导致轴瓦烧毁等严重后果，严重影响机组的安全稳定运行。我们对水轮发电机上导摆度超标的原因进行分析时，需要通过电磁力、水力、机械、动态运行轴线因素四个方面着手；并针对分析出的原因提出相关处理方法，最终确保水轮发电机上导摆度值在允许范围内。本文将从电磁力、水力、机械、动态运行轴线因素这四个方面浅析上导摆度超标的原因。

2.水轮发电机上导摆度超标原因分析

2.1电磁力因素

对于水轮发电机组振动中的电磁力因素所导致的有很多种情况，其中包括空气间隙的不均匀性，磁极的松动，相间的不平衡性等因素。以空气间隙不平衡为例，通常状况下，各个测点的空气间隙和平均的间隙之间的差值应该在±5%以内。例如，实测出励磁机的最大空气间隙是7.5毫米，最小空气间隙是4.8毫米，平均空气间隙是6.1毫米，可以得知最大的空气间隙大于平均空气间隙的23%，而最小的空气间隙只是平均空气间隙的79%，由此可见，空气间隙的不均匀是造成上导摆度超标的原因之一。

2.2 水力因素

对于水轮发电机组振动中的水力因素所导致的也有很多种情况，其中包括：

1）水轮机止漏环的间隙不均匀；

2）在压力管道中的水流的脉动；

3）水头和负荷的变化；

4）尾水管中高频压力的脉动；

5）尾水管中低频的涡带；

6）转轮、导叶和蜗壳的水流不均等因素。

如某水电厂厂房振动较大，传递到上导的结果显示为上导轴承摆度超标，经检查，振动的振源主要来自水力振动，主要由蜗壳的压力脉动、转轮出口的压力脉动所致，针对产生的原因，对顶盖无叶区实行强制补气试验，试验后厂房振动明显减小，上导的摆度也恢复到正常值内。由此可见，流道内的水力振动也可使上导摆度超标；不过水力不平衡因素所导致机组振动变化最先表现的是水导摆度的变化。

2.3机械因素

对于水轮发电机组逐渐呈现出摆度增大的状态，其原因可能是绝缘垫不平整，在长时间运行的过程中，由于高点的形变，从而引起轴线曲折，导致上导摆度的增大。另外，动不平衡的加剧也有可能是水力作用的增加，从而导致上导摆度的增大。分析其主要原因是轴承间的间隙较大导致的或者是转子的不平衡所导致的。机组长时间的运转，各推力瓦表层的巴士合金或者塑料磨损不均匀，当机组运转时，推力头在推力瓦上滑动旋转，致使机组转动部分的摆度变大，由于上端轴位于整条轴线的末端，所以直接造成上导摆度数据超标。因此，推力瓦和推力头镜板之间的长时间磨损也是水轮发电机上导摆度超标的原因之一。

2.4动态运行轴线因素

发电机组动态运行的轴线不稳定也是导致发电机组振动和摆度增加的原因之一。如果在发电机组运行的过程中，发现上下导摆度出现有时大有时小的问题，与此同时，上机架的振动也出现和摆度的变化一样有时大有时小，这种现象的发生也很可能是由机组的动态运行轴线不稳定所导致的。如果当水轮机发电机组的运行情况在启停机、减负荷、加励磁时发生改变，还有水轮机的涡带对发电机组其它的部分有明显的影响时，发电机的转子会受到不稳定的作用力，大轴的旋转角度会发生变化。如果水轮机发电机组的轴线没有处在最优的状态时，其它各个导轴的摆度，发电机的间隙和迷宫环的间隙就不会处在最优的位置，发电机组的轴承摆度也会因此增大，发电机组的机架的振动也会随之逐渐的增大。

3.水轮发电机上导摆度超标处理方法

针对上述水轮发电机上导摆度超标原因的分析，将从以下几个方面探讨水轮发电机上导摆度超标处理方法。

3.1对外观的检查

对机组的各部位进行外观的宏观检查，各地脚螺母是否松动；各焊接部位是否存在脱焊、裂纹等现象；各连接部件的螺栓、螺母连接是否完好；转动部件与非转动部件之间的间隙是否正常；对线棒和磁极进行检查等，确认其是否有发生异常；对外观的检查是为了首先发现和排除机组显性的缺陷，最短时间内的找出故障产生的原因，为下一步深入的检查提供良好的基础条件。

3.2水力和转动部位的平衡

对水力和转动部件的平衡检查，需对以下几个方面进行检查：

1）检查流道内无异物、导叶间无卡杂物；

2）查蜗壳、座环、导叶及叶轮等无变形、无破损；

3）检查蜗壳是否有“脱空”现象，必要的时候还要对导叶及叶轮进行无损探伤；

4）检查空气间隙、迷宫环间、各导轴承间隙并对机组进行盘车。

上述检查中第1、2、3点结果比较直观，第4点需要对检测数据进行仔细推敲，来判定是否正常，当上述4点均未出现异常时，则说明水力和转动部位的平衡满足相关的要求。

3.3电气平衡的检查

对于电气平衡的检查含有定子和转子、发动机之间空气间隙的检查。通过对定子线棒的检查，来确定是否是由于定子线棒的短路导致的电磁力不平衡，从而导致水轮发电机上导摆度超标。要对磁极是否有短路现象进行检查，给串联的磁极上加上220V的交流电压，如果磁极的分压均匀，则表明磁极未有短路现象的发生。与此同时，要对发电机的定子和转子间的空气间隙进行测量，空气间隙如果不均匀，其间隙和平均间隙的差值没有超过平均空气间隙的10%，则说明水轮发电机组在电气方面是平衡的，要针对所有的磁极采用交流阻抗试验，多次确认阻抗相对偏低的磁极，并且要消除附近的磁极影响及交流阻抗相对降低的影响。

4.结束语

针对分析出的原因要想处理好振动问题，必须要抓住其主要问题的关键所在，将其振动值控制在标准允许的范围内。而水轮机发电机组所经常发生的主要的故障问题就是相关振动的问题，振动较大也直接影响着水轮发电机组的正常稳定的运行，消除相关的振动问题也避免了发电机组的安全隐患的发生。另外水轮发电机组中已经非常普遍的在使用在线检测系统来对相关的振动进行检测。但是在对检测系统中的轨迹图和姿态图等的利用的经验还有很多问题存在，因此深入的去了解和研究检测系统中所欠缺的问题。

参考文献：

[1]邵建林，廖润，谢林，等.水轮发电机上导摆度超标原因分析及处理[J].大电机技术，2018，（1）：59-64.

[2]蓝仁峰.岩滩水轮发电机上导主轴摆度超标原因分析及处理措施[J].低碳世界，2015，（15）：39-40.

[3]明野.玛依纳水轮发电机摆度超标研究[J].科技创业家，2013，（1）：133.