浅谈中小型水电站水轮发电机组的轴线偏移与处理

浅谈中小型水电站水轮发电机组的轴线偏移与处理

发表时间：2018-08-20T17:27:24.417Z 来源：《电力设备》2018年第15期作者：韦茂持

[导读] 摘要：水轮发电机组是中小型水电站的核心设备，其运行故障问题会直接影响水电站发电效率。

(大唐集团广西聚源电力有限公司检修分公司广西南宁 530000)

摘要：水轮发电机组是中小型水电站的核心设备，其运行故障问题会直接影响水电站发电效率。本文将结合白水河一级水电厂水轮发电机组的运行故障问题，分析其故障原因，并提出几点具体的检修方法，包括轴线调整方法、轴瓦受力调整方法等，以期为中小型水电站机组故障检修提供参考。

关键字：中小型水电站；水轮发电机组；常见故障；检修方法

前言：在中小型水电站的水轮发电机组运行过程中，可能由于内部温度过高、定子结构变形、并网偏差等原因，产生一系列的故障问题，严重时会导致机组停止运行，而且容易缩短机组使用寿命。因此，做好水轮发电机组故障检修工作十分重要，需要根据以往故障检修管理经验，总结高效的故障检修方法，并将故障检修工作提前化，确保水轮发电机组的稳定运行。

一、工程概况及故障问题分析

（一）工程概况

白水河一级水电厂地理位置处于南盘江直流，在贵州省安龙县德卧镇区域内，距离贵阳市335km、距离南宁市500km、距离昆明市350km。在白水河一级水电厂中，包含一个35kV开关站和3台2MW水轮发电机组，总装机容量为6MW。水轮发电机组均为卧轴混流式机组，其中，1号和2号机组与1号主变压器之间采用扩大单元连接线，3号机组与2号主变压器之间则采用单元接线。两台主变压器经35kV母线汇聚，通过35kV白长线连接到白水河二级水电厂。升压为110kV，并通过110kV安德白线连接到系统中。

（二）轴线偏移问题分析

在2018年4月期间对白水河一级水电厂的2号机组设备进行C级检修时意外发现，将尾水管和转轮拆除后，检查转轮和导叶汽蚀情况，观测到水轮机大轴和顶杆内环间隙出现明显偏差。为进一步确定水轮发电机组的中心位置是否出现偏移，需要对机组进行盘车检查。根据盘车数据显示，在顶盖与座环中心往下的斜右侧方向发生偏移，具体为面向前导的方向。

二、水轮发电机组轴线偏移处理方法

（一）轴线调整方法

针对上述故障问题，检修人员通过与白水河一级水电厂厂方协商，决定先单独进行顶盖调整。在调整前，拆除主轴密封，在大轴上设置百分表座，其指针方向分别指向顶盖内环的X轴方向、Y轴方向和45°角方向，对其进行监视。然后拆除顶盖的固定螺栓和定位销，并使用铜棒沿左上角45°方向，向右下角敲震，观察到百分表的三个指针均出现轻微变化。但将定位销回装后，其指针读数也恢复到原值。导致中心不能回调的主要原因在于定位销，若要继续调整，应重新在顶盖钻铰新的定位销。但考虑到如果重新钻销孔需要花费较长时间，通过进一步沟通了解到，该机组在14年吊装蜗壳时没有调整好中心。因此与厂方协商决定，先对蜗壳进行微调。

具体方法是线在大轴上设置百分表座，同样使其三个指针指向顶盖内环的X轴、Y轴方向和45°角方向，对其进行监视。在蜗壳左侧的支撑基座前端和X轴方向处分别设置两个表分表，其中支撑基座前端设置在前导方向上。此外，在蜗壳右侧进水口的法兰连接处后端和X方向也设置两个百分表，其中法兰连接处后端设置在尾水管方向上。完成百分表设置后，让打针对准0位置，小针对准5位置，然后将蜗壳地脚螺栓和法兰连接螺栓拧松，使用10T液压千斤顶，从调速器柜方向向下游方向将蜗壳顶出0.18mm，使用的千斤顶受力微调值为0.07mm。完成微调后，对称拧紧蜗壳基座的地脚螺栓，然后对称拧紧进水口法兰的连接螺栓[1]。

（二）轴瓦受力调整方法

在以往厂家对轴线进行大幅度修调时，曾在前导轴承的底座出垫置铜垫，而经过多年时间的运行，其前导轴承的底座可能会出现左右偏移现象。出现此类问题的主要原因是前导轴承底座、机组基座定位销孔之间不匹配，导致圆柱销无法起到定位作用。在检修过程中，首先对前导、中导和后导轴承瓦抽出，检查轴承瓦磨损和受力情况。发现中导和后导的下半瓦面受力情况较为均匀，但前导瓦面和大轴间的接触面积明显出现不均匀现象。由此可以看出，上游面的受力较大，而下游面的受力较小，这种情况会导致机组在运行过程中，前导瓦的温度较高。

通过对前导轴承座的螺栓和底座进行位置标记后，松脱前导轴承座的螺栓，并在桥机的主钩上挂一个2T葫芦，采取手拉葫芦的方式，将底座吊离机组基座10mm左右。然后在上游侧底座与基座之间加设一个0.10mm铜垫，轴承座放下后，使用百分表对下游侧进行监视。前导轴承底座的上游侧安装一个10T千斤顶，对轴承座进行微调，使其向下游侧平移0.15mm，然后拧紧地脚螺栓。经过观察发现，表分表未出现回弹。在进行轴承机组调整后，对前导、中导、后导轴承轴瓦进行反复盘车受力研磨修刮，使其受力恢复均匀[2]。

（三）检修效果分析

在轴瓦研磨修刮完成后，装回轴瓦，并对导水机构中心进行再次盘车，测量获取竣工数据。从调整效果来看，机组回装完成后，开机空转烘烤轴瓦，然后进行并网试验。前导、中导、后导和推力挖温比检修前机组运行的挖温值低4℃。由此可以看出，轴线调整可以有效提高机组运行稳定性。

三、中小型水电站水轮发电机组维护检修注意事项

基于上述案例分析，中小型水电站水轮发电机组的故障检修工作应采取由易到难的策略，逐步排除故障问题，提高故障检修效率。除了上述故障问题以外，水轮发电机组还容易出现温度过高、定子结构变形、甩油和并网故障问题等。在水轮发电机组的维护检修过程中都需要加以注意。

比如由于定子刚度不足，或安装施工存在问题，导致定子结构发生变形。存在这种故障问题时，水轮机组在运行一段时间后，定子温度不断上升，进而导致定转子空气间隙值变大。为确定定子结构变形程度，需要在机组开机运行一段时间后，在定子内壁多支不同方向的气隙测点变化量进行检测。其测量值变大是定子结构变形问题的最直接表现。安装施工导致的定子变形故障问题则不易发现，故障表现出现时间较晚，也需要密切关注[3]。

总体而言，中小型水电站水轮发电机组维护检修应注意以下几方面问题：

（1）机组检修主要分为两大类，一是临时性检修，二是计划性检修。临时性检修主要根据机组运行状况，对其故障问题进行识别和排