福建仙游抽水蓄能电站水轮机顶盖振动特性分析
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变励磁工况：分别记录机组在相对机端电压为 25 %、50 %、75 %、100 % 工况下的振动和摆度数据。
变负荷工况：分别记录机组在负荷为 120 MW、 150 MW、180 MW、200 MW、240 MW、280 MW、 300 MW 工况下的振动和摆度数据。
抽水工况：记录机组满负荷（300 MW）抽水工况 下的振动和摆度数据。
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5.52
1.98
4.30
238.19 303.96
2017 年 9 月 24 日 ~30 日，中国水利水电科学 研究院结合电站 3 号机组 A 修，进行了机组变参数
工况的机组稳定性和厂房振动测试，测试工况包括 变转速、变励磁和变负荷试验。
2018 年 6 月 22 日 ~29 日，结合电站厂房振动 测试，进行了水轮机顶盖振动和水导摆度，以及压力 脉动试验。
顶盖振动峰峰值（RMS）
水导摆度
机端电 顶盖 +X 水 顶盖 +Y 水 顶盖 +X 垂 水导摆 水导摆 压 / % 平振动 /mm/s 平振动 /mm/s 直振动 /mm/s 度 +X/μm 度 +Y/μm
25
5.56
1.94
4.45
267.33 343.32
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2.00
4.29
ห้องสมุดไป่ตู้
251.46 320.89
第 42 卷 第 1 期
6
2019 年 1 月
水电站机电技术
Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station
Vol.42 No.1 Jan.2019
福建仙游抽水蓄能电站水轮机顶盖振动特性分析
姜明利 1，庄坚菱 2，杨跃超 1，孙铭君 1
（1. 中国水利水电科学研究院，北京 100048；2. 福建仙游抽水蓄能有限公司，福建 仙游 351267）
321.09 MW 54.63 m3/s
额定转速
428.6 r/min
额定转速
428.6 r/min
额定出力
306.1 MW
安装高程
EL201.0 m
旋转方向
俯视逆时针
旋转方向
俯视顺时针
活动导叶数
20
转轮叶片数
9
机组额定转速为 428.6 r/min，转频为 7.14 Hz，叶片 过流频率为 64.29 Hz，2 倍叶片过流频率为 128.58 Hz。
中图分类号：TV743 文献标识码：A 文章编号：1672-5387（2019）01-0006-06 DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2019.01.002
1 前言
仙游抽水蓄能电站位于福建仙游县西苑乡境 内，是福建省第一座大型抽水蓄能电站，总装机容量 1 200 MW，设计年平均发电量 18.96 亿 kW·h。安装 4 台单机容量为 300 MW 的混流可逆式水泵水轮发 电电动机组，设计年发电量 18.96 亿 kW·h，年抽水 电量 25.28 亿 kW·h，年发电利用小时数 1 580 h，具 有周调节能力。工程枢纽建筑物主要包括上水库、 输水系统、地下厂房、下水库和开关站等。引水系统 采用一管二机的布置型式，其中单条引水隧洞总长 约 1 147.8 m。尾水系统亦采用一洞二机的布置型 式，单条尾水隧洞长约 1 104.4 m。仙游电站也是国 内首家全部使用高水头、高转速国产化机组的抽水 蓄能电站，机组完全由我国自行研究、设计、制造、安 装和调试。
7
方向布置顶盖水平振动测点 1 个。 同时在水轮层布置 2 个大轴摆度传感器：在水
轮机大轴轴领位置的水导油槽盖板上 +X、+Y 2 个 方向各布置 1 个电涡流传感器。
根据现场情况，压力脉动测点如下：蜗壳进口 1 个测点、活动导叶后转轮前（无叶区）2 个测点、顶盖 下 1 个测点、尾水锥管进口 1 个测点，共 5 个测点。 压力脉动传感器安装在水轮机层水力测量盘的测压 管上。 3.2 测试工况
测试工况主要包括变转速工况、变励磁工况、变 负荷工况和抽水工况。每个工况都是在机组达到稳 定运行状态后进行数据采集和记录，以保证数据的 稳定性。
变 转 速 工 况：分 别 记 录 在 机 组 相 对 转 速 为 15 %、20 %、40 %、50 %、60 %、80 %、90 %、100 % 工 况下的振动和摆度数据。
电站机组运行过程中，存在不同程度的机组和 厂房以及输水管道环境区域振动问题，对电站安全 稳定运行以及对周边环境和老百姓的生产生活或多 或少产生一定的影响。
本文结合电站机组的运行测试和试验数据，对 机组水轮机顶盖的振动情况进行整理和分析，以便 了解电站机组水轮机顶盖振动的特性和特点，为分 析机组、厂房以及引水系统区域环境的振动分析提 供数据支持。
2 电站主要参数
仙游水泵水轮机主要参数见表 1。
表 1 仙游水泵水轮机主要性能指标及参数
水泵水轮机型号：HLBD574-LJ-416
水轮机模式
水泵模式
最高毛水头
475.0 m
最高静扬程
475.0 m
最低毛水头
421.0 m
最低静扬程
421.0 m
额定水头 额定流量
430 m 79.16 m3/s
最大入力 最小流量
摘 要：结合福建仙游抽水蓄能电站机组稳定性试验，通过机组水轮机顶盖振动、水导摆度、压力脉动以及噪声等 试验数据，对机组水轮机顶盖的振动情况进行整理和分析，以便了解电站机组水轮机顶盖振动特性和特点，为分析 机组、厂房以及引水系统区域环境的振动分析提供数据支持。 关键词：水轮机顶盖；振动；水导摆度；噪声；频率
3 试验测点布置及测试工况
3.1 测点布置 在水轮机顶盖上布置 3 个振动测点：在 +X 方
向顶盖水平振动测点和垂直振动测点各 1 个，在 +Y
收稿日期：2018-09-18 作者简介：姜明利（1969-），男，高级工程师，从事水电站机电设备 咨询、成套和机组稳定性研究工作。
第1期
姜明利，等：福建仙游抽水蓄能电站水轮机顶盖振动特性分析
4 数据分析
大值。在 100 % 转速时，顶盖振动偏大，水导摆度 值也有些偏大。
图 1 顶盖振动随速度变化曲线
图 2 水导摆度随速度变化曲线
水导摆度随转速的升高摆度逐渐变大，90 % 转 速下摆度值在合理的运行范围内，但在 100 % 转速 时，摆度值偏大。
（2）变励磁工况
表 3 不同机端电压下的顶盖振动及水导摆度
变负荷工况：分别记录机组在负荷为 120 MW、 150 MW、180 MW、200 MW、240 MW、280 MW、 300 MW 工况下的振动和摆度数据。
抽水工况：记录机组满负荷（300 MW）抽水工况 下的振动和摆度数据。
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1.98
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238.19 303.96
2017 年 9 月 24 日 ~30 日，中国水利水电科学 研究院结合电站 3 号机组 A 修，进行了机组变参数
工况的机组稳定性和厂房振动测试，测试工况包括 变转速、变励磁和变负荷试验。
2018 年 6 月 22 日 ~29 日，结合电站厂房振动 测试，进行了水轮机顶盖振动和水导摆度，以及压力 脉动试验。
顶盖振动峰峰值（RMS）
水导摆度
机端电 顶盖 +X 水 顶盖 +Y 水 顶盖 +X 垂 水导摆 水导摆 压 / % 平振动 /mm/s 平振动 /mm/s 直振动 /mm/s 度 +X/μm 度 +Y/μm
25
5.56
1.94
4.45
267.33 343.32
50
5.67
2.00
4.29
ห้องสมุดไป่ตู้
251.46 320.89
第 42 卷 第 1 期
6
2019 年 1 月
水电站机电技术
Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station
Vol.42 No.1 Jan.2019
福建仙游抽水蓄能电站水轮机顶盖振动特性分析
姜明利 1，庄坚菱 2，杨跃超 1，孙铭君 1
（1. 中国水利水电科学研究院，北京 100048；2. 福建仙游抽水蓄能有限公司，福建 仙游 351267）
321.09 MW 54.63 m3/s
额定转速
428.6 r/min
额定转速
428.6 r/min
额定出力
306.1 MW
安装高程
EL201.0 m
旋转方向
俯视逆时针
旋转方向
俯视顺时针
活动导叶数
20
转轮叶片数
9
机组额定转速为 428.6 r/min，转频为 7.14 Hz，叶片 过流频率为 64.29 Hz，2 倍叶片过流频率为 128.58 Hz。
中图分类号：TV743 文献标识码：A 文章编号：1672-5387（2019）01-0006-06 DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2019.01.002
1 前言
仙游抽水蓄能电站位于福建仙游县西苑乡境 内，是福建省第一座大型抽水蓄能电站，总装机容量 1 200 MW，设计年平均发电量 18.96 亿 kW·h。安装 4 台单机容量为 300 MW 的混流可逆式水泵水轮发 电电动机组，设计年发电量 18.96 亿 kW·h，年抽水 电量 25.28 亿 kW·h，年发电利用小时数 1 580 h，具 有周调节能力。工程枢纽建筑物主要包括上水库、 输水系统、地下厂房、下水库和开关站等。引水系统 采用一管二机的布置型式，其中单条引水隧洞总长 约 1 147.8 m。尾水系统亦采用一洞二机的布置型 式，单条尾水隧洞长约 1 104.4 m。仙游电站也是国 内首家全部使用高水头、高转速国产化机组的抽水 蓄能电站，机组完全由我国自行研究、设计、制造、安 装和调试。
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方向布置顶盖水平振动测点 1 个。 同时在水轮层布置 2 个大轴摆度传感器：在水
轮机大轴轴领位置的水导油槽盖板上 +X、+Y 2 个 方向各布置 1 个电涡流传感器。
根据现场情况，压力脉动测点如下：蜗壳进口 1 个测点、活动导叶后转轮前（无叶区）2 个测点、顶盖 下 1 个测点、尾水锥管进口 1 个测点，共 5 个测点。 压力脉动传感器安装在水轮机层水力测量盘的测压 管上。 3.2 测试工况
测试工况主要包括变转速工况、变励磁工况、变 负荷工况和抽水工况。每个工况都是在机组达到稳 定运行状态后进行数据采集和记录，以保证数据的 稳定性。
变 转 速 工 况：分 别 记 录 在 机 组 相 对 转 速 为 15 %、20 %、40 %、50 %、60 %、80 %、90 %、100 % 工 况下的振动和摆度数据。
电站机组运行过程中，存在不同程度的机组和 厂房以及输水管道环境区域振动问题，对电站安全 稳定运行以及对周边环境和老百姓的生产生活或多 或少产生一定的影响。
本文结合电站机组的运行测试和试验数据，对 机组水轮机顶盖的振动情况进行整理和分析，以便 了解电站机组水轮机顶盖振动的特性和特点，为分 析机组、厂房以及引水系统区域环境的振动分析提 供数据支持。
2 电站主要参数
仙游水泵水轮机主要参数见表 1。
表 1 仙游水泵水轮机主要性能指标及参数
水泵水轮机型号：HLBD574-LJ-416
水轮机模式
水泵模式
最高毛水头
475.0 m
最高静扬程
475.0 m
最低毛水头
421.0 m
最低静扬程
421.0 m
额定水头 额定流量
430 m 79.16 m3/s
最大入力 最小流量
摘 要：结合福建仙游抽水蓄能电站机组稳定性试验，通过机组水轮机顶盖振动、水导摆度、压力脉动以及噪声等 试验数据，对机组水轮机顶盖的振动情况进行整理和分析，以便了解电站机组水轮机顶盖振动特性和特点，为分析 机组、厂房以及引水系统区域环境的振动分析提供数据支持。 关键词：水轮机顶盖；振动；水导摆度；噪声；频率
3 试验测点布置及测试工况
3.1 测点布置 在水轮机顶盖上布置 3 个振动测点：在 +X 方
向顶盖水平振动测点和垂直振动测点各 1 个，在 +Y
收稿日期：2018-09-18 作者简介：姜明利（1969-），男，高级工程师，从事水电站机电设备 咨询、成套和机组稳定性研究工作。
第1期
姜明利，等：福建仙游抽水蓄能电站水轮机顶盖振动特性分析
4 数据分析
大值。在 100 % 转速时，顶盖振动偏大，水导摆度 值也有些偏大。
图 1 顶盖振动随速度变化曲线
图 2 水导摆度随速度变化曲线
水导摆度随转速的升高摆度逐渐变大，90 % 转 速下摆度值在合理的运行范围内，但在 100 % 转速 时，摆度值偏大。
（2）变励磁工况
表 3 不同机端电压下的顶盖振动及水导摆度