龐天強(qiáng)

(里石門水庫管理局，浙江 天臺 317200)

1 概 述

里石門水電站位于浙江省天臺縣街頭鎮(zhèn)，裝機(jī)容量為3×2 000 kW，于1979年7月正式投產(chǎn)，1993年開始逐步改造至3×2 500 kW，為縣電網(wǎng)骨干電站。同時，電站水庫是全縣工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要水源，是縣城35多萬居民的生活用水主供水源地。發(fā)電后尾水自西向東橫貫全縣，經(jīng)渠道自流灌溉全縣18萬畝農(nóng)田。

2012年，里石門水電站進(jìn)行了報(bào)廢重建工程(水利部增效擴(kuò)容試點(diǎn))，裝機(jī)容量擴(kuò)容至3×3 000 kW，設(shè)備廠家為杭州杭發(fā)發(fā)電設(shè)備有限公司，安裝公司為浙江江能建設(shè)有限公司。2015年6月通過了國家水利部農(nóng)村水電站安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化一級標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)收。2017年12月，里石門水電站獲得水利部2017年度綠色小水電站稱號。

2 機(jī)組振動的產(chǎn)生與檢查分析

里石門水電站于2012年進(jìn)行了報(bào)廢重建工程，除了預(yù)埋部分，其他所有機(jī)電設(shè)備進(jìn)行了更換，裝機(jī)容量由3×2 500 kW擴(kuò)容至3×3 000 kW，2013年試運(yùn)行了1 a，情況良好。發(fā)電機(jī)型號為SF—J3000—12/2150，額定功率3 000 kW，額定轉(zhuǎn)速500 r/min；水輪機(jī)型號為HLJF3017A—LJ—100，額定水頭45 m，額定流量7.65 m3/s。2014年下半年至2016年，機(jī)組振動越來越大，2016年底對情況最嚴(yán)重的3號機(jī)組進(jìn)行了大修。

大修前，檢修廠家和電站技術(shù)人員對運(yùn)行機(jī)組進(jìn)行了數(shù)據(jù)測量，情況如下：機(jī)組開機(jī)啟動瞬間就有明顯振動，時間持續(xù)5 s左右，振動值為0.07～0.10 mm，而后消失，振動值為0.02 mm，正常。空載和并網(wǎng)也都正常。負(fù)荷在600 kW左右時，振動又瞬間產(chǎn)生，直到滿負(fù)荷，振動值一直在0.07 mm，經(jīng)過多次開停機(jī)試驗(yàn)，一直是以上現(xiàn)象。

根據(jù)以上情況，檢修廠家和電站技術(shù)人員會同設(shè)備廠家，多次進(jìn)行技術(shù)分析。機(jī)組的振動原因非常復(fù)雜，主要分三種：水力、機(jī)械和電磁。引起振動的水力因素主要有:水力不平衡、尾水管低頻水壓脈動、空腔氣蝕、卡門渦列、間隙射流等；引起振動的機(jī)械因素主要有：轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、機(jī)組軸線不正、導(dǎo)軸承缺陷等；引起電磁振動的主要因素有轉(zhuǎn)子繞組短路、空氣間隙不均勻等。

3 機(jī)組振動的危害

振動是旋轉(zhuǎn)機(jī)械不可避免的現(xiàn)象,若能將其振幅限制在允許范圍內(nèi),就能確保機(jī)組安全正常運(yùn)行。但較大振動對機(jī)組安全是不利的,會造成如下危害:

·使機(jī)組各連接部件松動,使各轉(zhuǎn)動部件與靜止部件之間產(chǎn)生摩擦甚至掃膛而損壞。

·引起零部件或焊縫的疲勞、形成并擴(kuò)大裂縫甚至斷裂。

·尾水管低頻壓力脈動可使尾水管壁產(chǎn)生裂縫，當(dāng)其頻率與發(fā)電機(jī)或電力系統(tǒng)的自振頻率接近時,將發(fā)生共振,引起機(jī)組出力大幅度波動,可能會造成機(jī)組從電力系統(tǒng)中解列,甚至危及廠房及水工建筑物。

4 機(jī)組振動的處理

(1)里石門水電站報(bào)廢重建工程后，機(jī)組容量大了，水流的流速和流量都產(chǎn)生了變化，所以不排除這方面的原因。檢修人員對發(fā)電引水隧洞、壓力前池進(jìn)行了水放空后的檢查，打開蝸殼進(jìn)人孔檢查蝸殼內(nèi)部是否有異物，抽干尾水檢查轉(zhuǎn)輪葉片之間是否有異物；經(jīng)檢查均正常無異物，這就排除了機(jī)組振動來自水力因素。

(2)振動的電磁因素指振動中的干擾力來自發(fā)電機(jī)電氣部分的電磁力。由于機(jī)組空轉(zhuǎn)時不產(chǎn)生電磁振動現(xiàn)象，機(jī)組啟動時瞬間振動非常大而后又恢復(fù)正常振動范圍，不符合電磁振動的特征，因?yàn)闄C(jī)械振動是隨著勵磁電流的增大而增大的。同時，設(shè)備生產(chǎn)廠家用專業(yè)設(shè)備對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了測量，證明了設(shè)備本身的可靠性。

(3)排除了以上兩個振動因素，只能把重點(diǎn)放在機(jī)械因素上。三方技術(shù)人員經(jīng)過多次技術(shù)交流，決定對機(jī)組重新拆除，全面檢查，并提高安裝的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。檢查未發(fā)現(xiàn)明顯異常后開始安裝。再次安裝完成開機(jī)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)振動仍未有明顯變化，但滿負(fù)荷發(fā)電正常，開機(jī)瞬間振動有所改善。

鑒于上述情況，分析認(rèn)為有可能是水導(dǎo)間隙偏小，無法產(chǎn)生油膜，引起弓狀回旋，上下導(dǎo)和水導(dǎo)軸瓦總間隙原先分別是0.20、0.20、0.20 mm。檢修人員馬上對水導(dǎo)軸瓦間隙進(jìn)行加墊放大，使水導(dǎo)軸瓦總間隙達(dá)到0.30 mm，上下導(dǎo)軸瓦總間隙保持不變。經(jīng)過這樣處理，機(jī)組從開機(jī)到滿負(fù)荷一直無明顯振動現(xiàn)象，測得機(jī)組振動值為0.01 mm，機(jī)組振動正常。

5 結(jié) 語

此次里石門水電站3號機(jī)組振動的及時處理，確保了機(jī)組能正常發(fā)供電，避免了振動加劇對機(jī)組設(shè)備的進(jìn)一步損害，為水庫行使灌溉、防洪、發(fā)電和供水等功能提供了保障，具有一定的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。