王 偉，姚思宇

（五凌電力有限公司三板溪電廠，貴州 黔東556700）

1 概述

三板溪電站位于沅水干流上游清水江河段，地處貴州省錦屏縣境內(nèi)，下游距錦屏縣城25 km。工程以發(fā)電為主，兼有防洪等綜合效益。電站安裝4臺(tái)25萬(wàn)kW混流式機(jī)組，總裝機(jī)容量100萬(wàn)kW，設(shè)計(jì)多年平均發(fā)電量24.28億kW·h。壩址控制流域面積11 051 km2，水庫(kù)有效庫(kù)容26.16億m3，水庫(kù)總庫(kù)容40.94億m3。三板溪水電廠是沅水干流唯一具有多年調(diào)節(jié)性能的龍頭電站，調(diào)蓄作用及流域梯級(jí)補(bǔ)償效益顯著，電廠選用哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的立式水輪發(fā)電機(jī)組，型號(hào)為HLA855-LJ-505。

2 故障情況

2018年4月27日，三板溪3號(hào)機(jī)組C級(jí)檢修后第一次開(kāi)機(jī)并網(wǎng)帶負(fù)荷，連續(xù)運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，在同等負(fù)荷下，3號(hào)機(jī)下導(dǎo)瓦溫整體相對(duì)于1、2號(hào)機(jī)組偏高6～7℃左右。同一時(shí)間段具體數(shù)值如表1所示。

3 原因分析

2017年3號(hào)機(jī)組A級(jí)檢修中因檢修時(shí)間受限未對(duì)3號(hào)機(jī)組采用組合盤(pán)車方式進(jìn)行盤(pán)車，故在2018年C級(jí)檢修中按1、2號(hào)機(jī)組A級(jí)檢修組合盤(pán)車方式（抱上導(dǎo)、下導(dǎo)單盤(pán)水導(dǎo)）對(duì)3號(hào)機(jī)組進(jìn)行盤(pán)車，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

三板溪電廠水輪發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為166.7 r/min，根據(jù)GB/T 8564-2003《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，發(fā)電機(jī)軸上、下軸承處軸頸及法蘭，相對(duì)擺度應(yīng)該不大于0.03 mm/m，水輪機(jī)軸導(dǎo)軸承處軸頸相對(duì)擺度應(yīng)該不大于0.05 mm/m。

表1 3號(hào)機(jī)組下導(dǎo)瓦溫在同等工況下與1、2號(hào)機(jī)組瓦溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)比 單位℃

表2 3號(hào)機(jī)組盤(pán)車絕對(duì)擺度值（檢修后抱上導(dǎo)、下導(dǎo)）單位0.01 mm

相對(duì)擺度就是凈全擺度（mm）與測(cè)量部位至限位軸承距離（m）之比值。三板溪電廠上導(dǎo)至鏡板的距離為5.29 m，下導(dǎo)至鏡板的距離為1.935 m，主軸法蘭至鏡板的距離為3.805 m，水導(dǎo)至鏡板的距離為6.68 m。由此可以算出在抱上導(dǎo)、下導(dǎo)單盤(pán)水導(dǎo)這種盤(pán)車方式下，各部位各盤(pán)車點(diǎn)的相對(duì)擺度，顯然是符合GB/T 8564-2003《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

以水導(dǎo)設(shè)計(jì)瓦半徑值875 mm做標(biāo)準(zhǔn)軸承圓，分析盤(pán)車數(shù)據(jù)水導(dǎo)處最大擺度出現(xiàn)在6號(hào)與7號(hào)點(diǎn)之間且偏向7號(hào)點(diǎn)，且此處的值為正值。參考水導(dǎo)處的凈全擺度（最大值12）以0.12 mm為直徑做機(jī)組實(shí)際中心的軌跡圓，由于此時(shí)的絕對(duì)擺度為正值，因此間隙圓的圓心應(yīng)在最大擺度值的對(duì)稱位置，以此為圓心，設(shè)計(jì)半徑值加上此處設(shè)計(jì)的瓦間隙值（875+0.20）mm做間隙圓，將實(shí)際瓦的位置對(duì)應(yīng)到相同的坐標(biāo)系內(nèi)，測(cè)量瓦中心線與2個(gè)圓之間的距離即可得到瓦間隙。

圖1 1號(hào)瓦處間隙示意圖

三板溪電廠上導(dǎo)單邊設(shè)計(jì)間隙：0.15～0.20 mm、下導(dǎo)單邊設(shè)計(jì)間隙：0.15～0.20 mm、水導(dǎo)單邊設(shè)計(jì)間隙：0.18～0.22 mm。據(jù)此對(duì)上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)間隙分配見(jiàn)表3。3號(hào)機(jī)組在2017年A級(jí)檢修、2018年C級(jí)檢修采用2種盤(pán)車方式放置瓦間隙，運(yùn)行一段時(shí)間后，在同一工況下振動(dòng)、擺度、瓦溫?cái)?shù)據(jù)如表4、表5所示。

表3 機(jī)組導(dǎo)軸承間隙分配表（時(shí)間：2018.4.17）單位：mm

表4 振動(dòng)擺度數(shù)據(jù)對(duì)比 單位：μm

表5 瓦溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)比 單位：℃

從上述瓦間隙分配、振動(dòng)、擺度、瓦溫?cái)?shù)據(jù)分析可知：因3號(hào)機(jī)組檢修后上導(dǎo)雙邊間隙由0.44 mm減小至0.38 mm，下導(dǎo)雙邊間隙由0.46 mm減小至0.40 mm，水導(dǎo)雙邊間隙由0.44 mm減小至0.40 mm，造成機(jī)組振動(dòng)、擺度數(shù)據(jù)較檢修前有一定程度的減小，而上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)瓦溫則均有不同程度的上升，這是符合客觀實(shí)際情況的。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查下導(dǎo)軸承冷卻水量、下導(dǎo)油位、下導(dǎo)測(cè)溫元件檢查均無(wú)明顯異常，下導(dǎo)軸承瓦溫較其他機(jī)組偏高7～8℃，初步判斷為3號(hào)機(jī)組軸線不理想，水輪機(jī)軸偏向6號(hào)與7號(hào)點(diǎn)之間且偏向7號(hào)點(diǎn)（對(duì)應(yīng)下導(dǎo)瓦11號(hào)、水導(dǎo)瓦6號(hào)），造成下導(dǎo)瓦11號(hào)、水導(dǎo)瓦6號(hào)較其他瓦溫偏高。由于機(jī)組軸線不正和轉(zhuǎn)子質(zhì)量不均勻等原因，導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組的機(jī)械不平衡力和電磁不平衡力大量作用在下導(dǎo)軸瓦上，引起下導(dǎo)瓦與大軸摩擦力增大，下導(dǎo)瓦溫整體偏高。

4 處理過(guò)程

三板溪電廠在2019年3號(hào)機(jī)組B級(jí)檢修中對(duì)機(jī)組軸線進(jìn)行測(cè)量，采用抱緊下導(dǎo)和水導(dǎo)瓦組合盤(pán)車方式，檢查上導(dǎo)相對(duì)擺度，上導(dǎo)和下導(dǎo)絕對(duì)擺度數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 3號(hào)機(jī)組盤(pán)車絕對(duì)擺度值（檢修前抱下導(dǎo)、水導(dǎo)）單位：0.01 mm

采用抱緊下導(dǎo)和上導(dǎo)瓦組合盤(pán)車方式，檢查水導(dǎo)相對(duì)擺度，下導(dǎo)和水導(dǎo)絕對(duì)擺度數(shù)據(jù)如下表7所示。

表7 3號(hào)機(jī)組盤(pán)車絕對(duì)擺度值（檢修前抱上導(dǎo)、下導(dǎo)）單位：0.01 mm

由盤(pán)車數(shù)據(jù)可以計(jì)算出，3號(hào)機(jī)組上端軸上導(dǎo)相對(duì)擺度為0.037 8 mm/m，3號(hào)機(jī)組水導(dǎo)相對(duì)擺度為0.017 9 mm/m。上導(dǎo)相對(duì)擺度超出GB/T 8564-2003《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.03 mm/m，在檢修中對(duì)3號(hào)機(jī)組上端軸線進(jìn)行加墊優(yōu)化調(diào)整，加墊理論如圖2所示。

設(shè)δ為上導(dǎo)軸承最大凈擺度；L為頂軸法蘭面到上導(dǎo)打表測(cè)點(diǎn)位置距離，L=2 000 mm；D為法蘭直徑，D=1 660 mm；Δh為加墊厚度。據(jù)加墊厚度計(jì)算公式得出加墊大小和方位，如圖3所示。

測(cè)點(diǎn)位置與上端軸連接螺栓的對(duì)應(yīng)位置如圖3所示：在15號(hào)與16號(hào)螺栓之間加0.08 mm紫銅墊，15號(hào)與14號(hào)螺栓加0.05 mm紫銅墊，14號(hào)與13號(hào)螺栓之間加0.03 mm紫銅墊，16號(hào)與17號(hào)螺栓之間加0.05 mm紫銅墊，17號(hào)與18號(hào)螺栓之間加0.05 mm紫銅墊，18號(hào)與1號(hào)螺栓之間加0.03 mm紫銅墊。寬度選擇將兩顆螺栓之間間隙填滿，加墊之前確保頂軸法蘭面之間保持光潔。

圖2 加墊理論圖

圖3 加墊大小和方位示意圖

加墊后對(duì)機(jī)組進(jìn)行抱下導(dǎo)、水導(dǎo)組合盤(pán)車，檢查上導(dǎo)相對(duì)擺度。抱下導(dǎo)、上導(dǎo)組合盤(pán)車，檢查水導(dǎo)相對(duì)擺度。上導(dǎo)相對(duì)擺度由加墊前0.037 8 mm/m降低為0.013 mm/m，水導(dǎo)相對(duì)擺度由0.017 9 mm/m降低為0.009 mm/m，機(jī)組軸線垂直度得到明顯改善。

5 結(jié)論

圖4、圖5為檢修前后3號(hào)機(jī)組下導(dǎo)瓦溫運(yùn)行曲線圖。

如圖4、圖5所示：同等工況和運(yùn)行時(shí)間下，3號(hào)機(jī)下導(dǎo)檢修前運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定平均瓦溫為59.5℃，最高瓦溫為62.3℃；B級(jí)檢修后，下導(dǎo)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)平均瓦溫為56.2℃，最高瓦溫為57.3℃。下導(dǎo)瓦間隙雙邊間隙增加0.02 mm及對(duì)上端軸法蘭加墊處理后，下導(dǎo)平均瓦溫下降3.3℃，并徹底消除了3號(hào)機(jī)11號(hào)下導(dǎo)瓦瓦溫高的頑固缺陷。

圖4 3號(hào)機(jī)檢修前下導(dǎo)瓦溫運(yùn)行曲線圖

圖5 3號(hào)機(jī)檢修后下導(dǎo)瓦溫運(yùn)行曲線圖