徐 剛

（龍灘水電廠，廣西 天峨 547300）

龍灘電站3號機組水導(dǎo)擺度偏大處理新方法

徐 剛

（龍灘水電廠，廣西 天峨 547300）

龍灘電站3號機組運行3年多來，水導(dǎo)軸承擺度呈逐漸上升趨勢，最大達0.5mm。利用機組C修機會，對機組的軸線進行了檢查，根據(jù)實測的水導(dǎo)瓦間隙，推導(dǎo)出了非標準圓的最佳中心，找到了水導(dǎo)軸承處軸心的最佳位置，按此軸位重新分配了水導(dǎo)瓦間隙，經(jīng)過開機試驗，效果良好，證明新方法是可行的。

龍灘水電站；水導(dǎo)；間隙；調(diào)整

0 前言

龍灘水電站是紅水河上一個具有防洪、發(fā)電、航運等作用的特大型水電工程，其壩址位于廣西天峨縣境內(nèi)，距天峨縣城15km。地下廠房內(nèi)共裝設(shè)9臺單機容量為700MW的水輪發(fā)電機組（前期7臺，后期2臺），是目前國內(nèi)在建電站中總裝機容量僅次于長江三峽的第二大水電站，機組在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用任務(wù)。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)及參數(shù)

發(fā)電機為立軸半傘式三相凸極同步發(fā)電機，型號為SF700-56/16090。額定轉(zhuǎn)速107.1r/min，飛逸轉(zhuǎn)速214r/min。

發(fā)電機推力軸承布置在下機架中心體上部，共有18塊推力瓦。推力瓦由薄瓦和厚瓦組成。設(shè)計推力負荷為3600t。

推力軸承采用外加泵外循環(huán)潤滑冷卻，設(shè)高壓油頂起系統(tǒng)。

上導(dǎo)及下導(dǎo)軸承導(dǎo)軸承為稀油潤滑、同心型分塊瓦自潤滑軸承。冷卻方式為內(nèi)循環(huán)。軸承瓦的支撐為平鍵支撐結(jié)構(gòu)，導(dǎo)瓦與軸領(lǐng)的間隙通過測量并配加工鍵的厚度來保證的。上導(dǎo)軸承布置在上機架中心體內(nèi)，安裝16塊巴氏合金瓦，下導(dǎo)軸承布置在下機架中心體內(nèi)，安裝12塊巴氏合金瓦。

水輪機為立軸混流式，型號為HLS 152-LJ-790。水輪機型號為HLS152-LJ-790。最大出力為790MW，額定流量為554.52m3/s。

水導(dǎo)軸承采用稀油潤滑、非同心分塊瓦自潤滑軸承。軸承瓦的支撐通過其背后的墊塊將徑向力直接傳遞到頂蓋的支持環(huán)板上，并通過楔子板調(diào)整軸瓦間隙。軸承的冷卻方式為外加泵外循環(huán)結(jié)構(gòu)。機組啟動時，從冷卻器供來的油通過軸瓦上部的環(huán)管將油均勻的噴淋在軸瓦之間和軸領(lǐng)上，通過軸領(lǐng)的轉(zhuǎn)動將油帶入軸瓦表面。

水導(dǎo)軸承布置在頂蓋中心體內(nèi)，安裝24塊巴氏合金瓦。

2 問題的提出

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龍灘電站3號機組于2007年10月31日投產(chǎn)發(fā)電，距2010年12月停機檢修，已運行3年零2個月。機組運行中發(fā)現(xiàn)，水導(dǎo)擺度隨著運行時間的延長，逐漸呈增大的趨勢，65MW負荷以上時達到0.5mm。2010年12月6日至2010年12月25日，電廠利用該機組C修機會，對機組各部軸承進行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)軸承的間隙均有擴大的趨勢。原設(shè)計的上導(dǎo)、下導(dǎo)設(shè)計總間隙均為0.6mm，水導(dǎo)設(shè)計總間隙為0.8mm，檢查發(fā)現(xiàn)以上三部導(dǎo)軸承的總間隙分別為 0.52～1.15mm （表 1）、0.58～0.81mm（表 2）和 0.82～1.20mm（表 3）。三部導(dǎo)軸承的總間隙呈橢圓分布。

表2下導(dǎo)瓦修前實測間隙瓦編號 間隙值/mm 瓦編號 間隙值/mm總間隙/mm 10.0570.650.7020.1380.450.5830.3290.280.6040.57100.080.6550.75110.060.8160.67120.020.69

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從以上機組修前數(shù)據(jù)可以看出，機組運行3年多以后，各部軸瓦間隙變化較大，大多超過了設(shè)計值。

修前上下部迷宮環(huán)間隙，見圖1所示。

修前發(fā)電機空氣間隙，見圖2所示。各部間隙偏差超過國標規(guī)定。

3 原因分析

圖2 發(fā)電機空氣間隙

從以上數(shù)據(jù)可以看出，3號機組經(jīng)過3年多的運行后，各部導(dǎo)軸承的總間隙均變大了，間隙的變大導(dǎo)致機組運行中不能有效地控制機組擺度。機組初期投產(chǎn)運行時，在各種工況下，上導(dǎo)擺度為0.07～0.08mm，下導(dǎo)擺度為0.05～0.08mm，水導(dǎo)擺度為0.20～0.25mm。3年后，機組上下導(dǎo)擺度變化不大，而水導(dǎo)擺度變?yōu)?.48～0.50mm，分析問題產(chǎn)生的原因，大致有以下幾個方面：

3.1 水導(dǎo)瓦間隙二次分配出現(xiàn)問題

機組試運行初期，由于水導(dǎo)瓦與軸領(lǐng)均為新設(shè)備，運行時要逐漸進行磨合，因此初期運行時，水導(dǎo)瓦的瓦溫差超過15℃，為了降低瓦間的溫差，安裝單位對導(dǎo)瓦的間隙進行了局部調(diào)整，調(diào)整原則是，對于溫度比較高的軸瓦，間隙放大，溫度比較低的軸瓦，間隙縮小，這種將瓦間隙放大和縮小的方法，完全是抱著試試看的態(tài)度來做的。這種做法，雖然暫時解決了瓦溫差過大的問題，但卻帶來了新問題，其一是軸瓦的總間隙呈梅花瓣狀，瓦面與軸領(lǐng)的接觸很不均勻，軸承分解發(fā)現(xiàn)，很多瓦面沒有接觸點。因此導(dǎo)致機組運行后，瓦面磨損程度差異較大；其二是改變了原來軸瓦瓦面的幾何中心，可能造成三部導(dǎo)軸承不同心，主軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生憋勁，造成水導(dǎo)的擺度增大；其三是軸瓦間隙的不均勻放大，直接導(dǎo)致水導(dǎo)擺度的變大。

3.2 機組軸線壽命變短，造成擺度增大

機組運行3年后，由于水電機組啟停頻繁，工況多變，水輪機不可能始終運行在最優(yōu)工況下，加上外力不平衡因素的影響，機組的軸線可能發(fā)生惡化，超過國標允許值，引起機組各部擺度的變大。

3.3 水力不平衡影響

隨著負荷的不斷增加，水導(dǎo)軸承的擺度逐漸變大，在負荷為650MW以上時，水導(dǎo)擺度達到0.5mm。由于水導(dǎo)瓦二次分配帶來的問題，引起水導(dǎo)擺度逐漸變大，反過來又造成水輪機迷宮環(huán)間隙的惡化，迷宮環(huán)空腔內(nèi)不平衡水壓力差變大，間隙大處的徑向推力變大，間隙小處的徑向推力變小，轉(zhuǎn)輪運行中始終向間隙小處偏擺，結(jié)果導(dǎo)致水導(dǎo)擺度進一步增大，這個過程是一個逐漸放大的過程，最終可能引發(fā)水輪機的自激振動。

4 處理方法

針對以上原因分析，我們在2010年12月6日至2010年12月25日的機組C修期間，制定如下解決方案：

4.1 盤車測量軸線是否合格

為了驗證機組運行多年，軸線是否發(fā)生了變化，我們對機組進行了盤車。采用人工盤車的方法。盤車前，先啟動高壓油頂起油泵，事先用10t導(dǎo)鏈將轉(zhuǎn)子拉動后，再用人力推動轉(zhuǎn)子盤車。盤車擺度的計算采取多點任意角新工藝，該工藝方法克服了8點等角盤車時，轉(zhuǎn)動到某兩個軸號之間的精確角度不清楚和手工畫曲線因人而異，規(guī)律性差，曲線失真，計算真實擺度向量的誤差較大的缺點。經(jīng)過盤車實際測量，水導(dǎo)最大擺度為0.16mm，與2007年機組安裝記錄對照，軸線沒有發(fā)生變化。

4.2 軸線調(diào)整

采用主軸位移的方法，將機組的旋轉(zhuǎn)中心線盡可能調(diào)整到機組的中心線上，保證水輪機迷宮環(huán)間隙、發(fā)電機空氣間隙均勻。

4.3 水導(dǎo)瓦間隙調(diào)整新方法

依據(jù)C修后的機組盤車數(shù)據(jù)，最合理的辦法是重新計算和分配上導(dǎo)、下導(dǎo)及水導(dǎo)瓦的間隙。由于機組的上導(dǎo)、下導(dǎo)瓦間隙的調(diào)整是靠修磨瓦后的平鍵，要求精度很高，現(xiàn)場處理無法保證處理質(zhì)量，且工期較長。水導(dǎo)瓦的間隙調(diào)整是靠修磨固定楔子板的套管高度來保證，處理起來質(zhì)量容易保證。迫于工期的壓力，本次調(diào)整采用了只調(diào)整水導(dǎo)瓦間隙的新方法，沒有對上導(dǎo)和下導(dǎo)瓦的間隙進行調(diào)整。該方法在水電機組導(dǎo)軸承間隙調(diào)整中尚屬首例，具體做法是：

4.3.1 水導(dǎo)瓦總間隙的確定

在保證三部導(dǎo)軸承瓦同心的基礎(chǔ)上，對已經(jīng)增大的水導(dǎo)瓦間隙，參照設(shè)計間隙和運行經(jīng)驗，做適當(dāng)縮小處理。經(jīng)研究，水導(dǎo)瓦實際總間隙確定為1.00mm。

4.3.2 推導(dǎo)非標準圓形部件的最佳中心

根據(jù)24塊水導(dǎo)瓦的實測間隙，采用最小二乘原理，我們推導(dǎo)出水導(dǎo)處主軸針對非標準圓形水導(dǎo)瓦面的最佳中心坐標為：

瓦編號 瓦計算間隙/mm 瓦編號 瓦計算間隙/mm 10.32130.6820.34140.6630.38150.6240.42160.5850.47170.5360.53180.4770.58190.4280.62200.3890.66210.34100.68220.32110.70230.30120.70240.30

5 處理效果驗證

經(jīng)過以上工藝處理后，機組于2010年12月23日開機試驗，瓦溫穩(wěn)定后，測量了各部的擺度和瓦溫。上導(dǎo)X、Y方向的擺度較修前有明顯改善，在負荷為690MW左右情況下，修前X方向為0.11mm左右，Y方向為0.17mm左右，擺度圓呈橢圓形；修后X方向為0.07mm左右，Y方向為0.09mm左右，擺度值下降，擺度圓改善。下導(dǎo)擺度為0.05～0.07mm，與機組修前比較變化不大。水導(dǎo)擺度為0.26mm，與修前0.50mm相比，下降了0.24mm，下降比較顯著。

修前上導(dǎo)16塊瓦的溫度為41～49℃，修后上導(dǎo)16塊瓦的溫度為38.9～48.1℃；

修前下導(dǎo)12塊瓦的溫度為36～46℃，修后下導(dǎo)12塊瓦的溫度為35～43℃；

修前水導(dǎo)24塊瓦的溫度為36.3～41.9℃，修后水導(dǎo)24塊瓦的溫度為35.1～39.5℃。

6 結(jié)束語

從機組修前、修后實測數(shù)據(jù)可以明顯看出，上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)瓦的溫度及瓦間的溫差都有所降低，尤其是水導(dǎo)擺度，下降趨勢非常明顯，與修前比較，最大值下降0.24mm。證明我們用擬合水導(dǎo)處軸心的計算方法以及單方面調(diào)整水導(dǎo)瓦間隙的新方法，沒有造成三部導(dǎo)軸承的不同心和瓦面的受力不均勻，相反，各部導(dǎo)軸承瓦的受力情況得到了不同程度的好轉(zhuǎn)和改善，水導(dǎo)擺度得到明顯降低，達到了處理目的。

實踐證明，以上方法理論上是嚴謹?shù)模幚砉に囀强尚械?，可以在工期比較緊迫的情況下，使用本文介紹的方法進行處理，因此值得在其他同類型機組上推廣和應(yīng)用。

TK730.3+2

B

1672-5387（2011）02-0056-04

2011-01-05

徐剛（1964-），男，高級工程師，從事水電站機電設(shè)備安裝、檢修與運行技術(shù)管理方面的研究。